Vers la réalisation d’un ordinateur quantique avec des circuits électriques supraconducteurs

Depuis les premiers travaux fondateurs réalisés au début du vingtième siècle, la mécanique quantique a permis d’expliquer les propriétés de la matière à toutes les échelles.  La découverte durant les années 1980 qu’elle   permettrait aussi de construire des ordinateurs capables de résoudre des problèmes de calcul   hors de portée des ordinateurs classiques a déclenché une recherche intense des briques de base nécessaires pour réaliser un ordinateur quantique, les bits quantiques. Dans le domaine des circuits électriques, de tels bits quantiques ont été réalisés au début des années 2000 avec des circuits supraconducteurs, puis des processeurs élémentaires. Je présenterai ces développements et l’état de l’art, à savoir des machines à quelques dizaines de bits quantiques.  Ces machines qui ne réalisent pas encore la correction d’erreur quantique  ont toutefois un  comportement quantique   trop imparfait pour atteindre l’avantage quantique. J’expliquerai  pourquoi ce défi de la correction d’erreur quantique est si difficile, et les stratégies proposées pour le résoudre et pouvoir ensuite monter en taille. Pour obtenir des bits quantiques avec un meilleur comportement quantique, l’équipe Quantronique s’intéresse maintenant à des systèmes microscopiques très quantiques contrôlés par des circuits supraconducteurs,  des aimants microscopiques (spins)  portés par des atomes individuels.  Le contrôle d’un tel système quantique unique qui a été récemment atteint est une étape vers des bits quantiques robustes à base de spins microscopiques.

Un processeur supraconducteur rudimentaire à quatre bits quantiques réalisé au CEA Saclay par l’équipe Quantronique.