Des chercheurs de l'Université du Colorado à Boulder ont développé un dispositif de la taille d'une puce électronique qui pourrait considérablement accélérer l'avenir de l'informatique quantique. Ce dispositif, un modulateur de phase optique, contrôle les fréquences laser avec une extrême précision tout en consommant beaucoup moins d'énergie que les systèmes volumineux actuels.

Publiée dans la revue Nature Communications, la recherche détaille comment cette nouvelle puce, près de 100 fois plus fine qu'un cheveu humain, est conçue pour contrôler précisément la lumière laser, une capacité cruciale pour faire fonctionner les futurs ordinateurs quantiques. Ces ordinateurs pourraient nécessiter des milliers, voire des millions de qubits, les unités fondamentales de l'information quantique.

Un avantage clé de cette nouvelle technologie est sa fabricabilité. Contrairement aux composants actuels de l'informatique quantique qui sont souvent fabriqués sur mesure, cette puce est fabriquée à l'aide de techniques standard de fabrication de puces. Cela ouvre la voie à la production de masse, ce qui pourrait permettre la création de machines quantiques beaucoup plus grandes et plus puissantes que tout ce qui est possible actuellement. « C'est un tournant décisif car il nous permet de nous éloigner de la fabrication sur mesure et unique pour nous orienter vers une fabrication à grande échelle », a déclaré Jake Freedman, chercheur principal du projet.

L'informatique quantique promet de révolutionner des domaines tels que la médecine, la science des matériaux et l'intelligence artificielle en résolvant des problèmes insolubles même pour les ordinateurs classiques les plus puissants. Cependant, le développement d'ordinateurs quantiques pratiques a été freiné par la complexité et le coût de la construction et de la maintenance du matériel nécessaire. Les systèmes quantiques actuels nécessitent souvent de grands lasers énergivores et des configurations optiques complexes pour contrôler les qubits.

La nouvelle puce répond à ces défis en intégrant les éléments de contrôle optique sur un seul dispositif, petit et économe en énergie. Cette miniaturisation réduit non seulement la taille et la consommation d'énergie des ordinateurs quantiques, mais les rend également plus stables et fiables. « En intégrant tous ces composants sur une seule puce, nous pouvons réduire considérablement la complexité et le coût de la construction d'ordinateurs quantiques », a expliqué Freedman.

Le développement de cette puce représente une étape importante vers la réalisation du potentiel de l'informatique quantique. Bien que les ordinateurs quantiques ne soient pas encore prêts à remplacer les ordinateurs classiques pour les tâches quotidiennes, ils sont déjà prometteurs dans des applications spécifiques, telles que la découverte de médicaments et la conception de matériaux. La capacité de produire en masse des composants d'informatique quantique pourrait accélérer le développement d'ordinateurs quantiques plus puissants et plus polyvalents, conduisant à des avancées dans ces domaines et dans d'autres.

Les chercheurs travaillent maintenant à intégrer plusieurs puces dans des systèmes quantiques plus grands et à explorer de nouvelles applications pour cette technologie. L'équipe pense que cette nouvelle puce pourrait ouvrir la voie au développement d'ordinateurs quantiques non seulement plus puissants, mais aussi plus accessibles et abordables.