Microsoft fait une percée en physique qui pourrait permettre un nouveau type de puce quantique

Microsoft Corp. a fait le point aujourd’hui sur ses efforts pour développer un ordinateur quantique topologique, un nouveau type d’ordinateur quantique qui pourrait théoriquement être plus rapide et plus fiable que les technologies actuelles.

Microsoft a révélé que ses chercheurs avaient récemment franchi un « obstacle important » à la construction d’une telle machine.

Les ordinateurs quantiques actuels sont très susceptibles de faire des erreurs lors des calculs et, par conséquent, ont des applications pratiques limitées. La raison de ces erreurs de calcul est que les qubits, les éléments de base d’un ordinateur quantique, suppriment ou modifient fréquemment des informations alors qu’ils ne sont pas censés le faire. Il est difficile de traiter des données s’il existe un risque que les données soient modifiées de manière inattendue.

Un ordinateur quantique topologique, le type d’ordinateur quantique que Microsoft travaille à construire, serait théoriquement beaucoup moins sujet aux erreurs de calcul que les systèmes actuels. Cela faciliterait l’exploitation de la technologie pour effectuer des calculs complexes. Microsoft pense que la technologie pourrait être la clé pour faciliter le développement d’ordinateurs quantiques à grande échelle.

En pratique, cependant, la construction d’une machine quantique topologique s’est avérée très difficile. Microsoft, dans la mise à jour d’aujourd’hui sur son travail pour construire une telle machine, déclare que ses scientifiques ont atteint une étape de recherche qui pourrait faire progresser considérablement l’effort.

Une machine quantique topologique utilise des quasi-particules appelées modes zéro de Majorana pour effectuer des calculs. Une quasi-particule est un phénomène physique qui partage certaines similitudes avec des particules, telles que des électrons et des atomes, mais n’est pas une particule. Microsoft a déclaré aujourd’hui que ses chercheurs avaient trouvé un moyen de produire les modes zéro de Majorana nécessaires aux machines quantiques topologiques.

Microsoft a également trouvé un moyen de produire un autre phénomène physique, connu sous le nom de phase supraconductrice topologique, à l’aide de ses modes zéro de Majorana. La phase supraconductrice topologique est une propriété des matériaux supraconducteurs qui émerge sous certaines conditions. C’est nécessaire pour faciliter le traitement des données dans un ordinateur quantique topologique.

Selon Microsoft, ses chercheurs ont produit des quasi-particules et la phase supraconductrice topologique à l’aide d’un dispositif spécialement conçu qui combine un semi-conducteur avec des éléments supraconducteurs. L’appareil fonctionne à l’intérieur d’un réfrigérateur industriel refroidi à des températures proches du zéro absolu. Microsoft a créé plusieurs versions de l’appareil et l’a également testé dans des simulations, a indiqué la société.

Pour vérifier l’efficacité de sa technologie, Microsoft a évalué une propriété du matériel appelée l’écart topologique, qui fournit un indicateur de la façon dont les données de fiabilité peuvent être traitées. La capacité à traiter les données de manière fiable est le principal avantage que les ordinateurs quantiques topologiques devraient avoir par rapport aux autres machines quantiques. Selon Microsoft, les résultats de l’évaluation indiquent que sa technologie pourrait fournir une voie viable vers la commercialisation.

« Notre équipe a mesuré des écarts topologiques supérieurs à 30 μeV. C’est plus du triple du niveau de bruit dans l’expérience et supérieur à la température d’un facteur similaire. Cela montre qu’il s’agit d’une fonctionnalité robuste », a écrit Chetan Nayak, directeur général du groupe de matériel quantique de Microsoft, dans un article de blog.

« Il s’agit à la fois d’une avancée scientifique historique et d’une étape cruciale sur le chemin du calcul quantique topologique », a poursuivi Nayak. « Nos résultats sont étayés par des mesures exhaustives et des procédures rigoureuses de validation des données. »

La prochaine étape, a déclaré l’exécutif, consiste à utiliser les méthodes que Microsoft a développées dans le cadre de ses recherches pour construire un qubit topologique. À terme, Microsoft prévoit d’assembler un grand nombre de ces qubits dans un ordinateur quantique fonctionnel. La société estime que plus d’un million de qubits topologiques pourraient être placés sur une seule puce.

« Avec la physique sous-jacente démontrée, la prochaine étape est un qubit topologique », a écrit Nayak. «Nous émettons l’hypothèse que le qubit topologique aura une combinaison favorable de vitesse, de taille et de stabilité par rapport aux autres qubits. Nous pensons qu’en fin de compte, il alimentera une machine quantique entièrement évolutive à l’avenir, ce qui nous permettra à son tour de réaliser pleinement la promesse du quantique pour résoudre les défis les plus complexes et les plus urgents auxquels notre société est confrontée.

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