Des chercheurs de Google et de l'Université de Californie à Santa Barbara ont franchi une étape importante vers l'objectif de construire un ordinateur quantique à grande échelle.

Ecrire dans le journal Science et technologie quantiques , ils présentent un nouveau procédé de création d'interconnexions supraconductrices, qui sont compatibles avec la technologie qubit supraconductrice existante.

La course au développement du premier ordinateur quantique à grande échelle à correction d'erreurs est extrêmement compétitive, et le processus lui-même est complexe. Alors que les ordinateurs classiques codent les données en chiffres binaires (bits) qui existent dans l'un des deux états, un ordinateur quantique stocke des informations dans des bits quantiques (qubits) qui peuvent être intriqués les uns avec les autres et placés dans une superposition des deux états simultanément.

Le hic, c'est que les états quantiques sont extrêmement fragiles, et toute interaction indésirable avec l'environnement environnant peut détruire cette information quantique. L'un des plus grands défis de la création d'un ordinateur quantique à grande échelle est de savoir comment augmenter physiquement le nombre de qubits, tout en leur connectant des signaux de contrôle et en préservant ces états quantiques.

Auteur principal Brooks Foxen, de l'UC Santa Barbara, a déclaré:"Il y a beaucoup d'inconnues quand il s'agit d'imaginer exactement à quoi ressemblera le premier ordinateur quantique à grande échelle. Dans le domaine des qubits supraconducteurs, nous commençons tout juste à explorer des systèmes avec des dizaines de qubits alors que l'objectif à long terme est de construire un ordinateur avec des millions de qubits.

"Les recherches précédentes ont principalement impliqué des configurations où les fils de commande sont acheminés sur une seule couche métallique. Des circuits plus intéressants nécessitent la possibilité d'acheminer le câblage en trois dimensions afin que les fils puissent se croiser. Résoudre ce problème sans introduire de matériaux qui réduisent la qualité de les qubits supraconducteurs est un sujet brûlant, et plusieurs groupes ont récemment démontré des solutions possibles. Nous pensons que notre solution, qui est le premier à fournir des interconnexions entièrement supraconductrices avec des courants critiques élevés, offre la plus grande flexibilité dans la conception d'autres aspects des circuits quantiques."

À mesure que la technologie des qubits supraconducteurs se développe au-delà des chaînes unidimensionnelles de qubits couplés aux voisins les plus proches, les réseaux bidimensionnels à plus grande échelle sont une prochaine étape naturelle.

Des réseaux bidimensionnels prototypes ont été construits, mais le défi de l'acheminement du câblage de commande et des circuits de lecture a, jusque là, empêché le développement de tableaux de qubits haute fidélité de taille 3x3 ou plus.

Auteur principal, le professeur John M Martinis, nommé conjointement à Google et à l'UC Santa Barbara, a déclaré : « Pour permettre le développement de plus grands tableaux de qubits, nous avons développé un procédé de fabrication d'interconnexions entièrement supraconductrices qui sont matériellement compatibles avec nos existants, haute fidélité, aluminium sur qubits de silicium.

"Ce processus de fabrication ouvre la porte à la possibilité de l'intégration étroite de deux circuits supraconducteurs entre eux ou, ce qui serait souhaitable dans le cas des qubits supraconducteurs, l'intégration étroite d'un dispositif qubit à haute cohérence avec un multicouche, dispositif de routage de signal."