La technologie DDS révolutionne le contrôle des ions par micro-ondes pour l’informatique quantique
Les chercheurs du monde entier s’efforcent d’améliorer les ordinateurs quantiques pour les rendre plus fiables et plus puissants. La start-up allemande eleQtron franchit une étape majeure en commercialisant des ordinateurs quantiques qui remplacent les lasers par des micro-ondes pour contrôler individuellement les qubits ioniques piégés. Cette approche simplifie la conception et réduit considérablement les besoins de refroidissement ainsi que la consommation d’énergie.
Cette innovation repose sur les générateurs de formes d’ondes arbitraires (AWG) de Spectrum Instrumentation, qui utilisent la technologie DDS (Direct Digital Synthesis) pour délivrer jusqu’à 20 porteuses sinusoïdales par sortie, assurant ainsi les opérations quantiques.
Un processeur quantique unique : MAGIC
Spin-off de l’Université de Siegen, eleQtron intègre ses processeurs brevetés MAGIC (MAgnetic Gradient Induced Coupling) dans ses ordinateurs quantiques. Contrairement aux conceptions traditionnelles basées sur des lasers, MAGIC utilise des micro-ondes pour manipuler les qubits, réduisant la complexité et la consommation énergétique.
Habituellement, la création d’une chaîne d’ions ytterbium (171Yb+) repose sur l’ablation laser sous vide poussé, permettant de former jusqu’à 30 ions dans un registre. Ces ions sont piégés grâce à un champ électrique oscillant et un champ magnétique. Les lasers, utilisés pour contrôler les qubits, doivent être extrêmement précis et puissants. eleQtron remplace cette méthode par des micro-ondes, nécessitant cinq fois moins de puissance qu’un laser.
Comment fonctionne la technologie DDS ?
Une source haute fréquence et la sortie DDS sont combinées via un mélangeur SSB pour générer un signal à 12,64 GHz. L’effet Zeeman du champ magnétique permet d’adresser chaque ion en modulant le signal par incréments de 3 à 5 MHz, réduisant la diaphonie et s’intégrant parfaitement aux pièges à ions sur puce. La carte DDS génère le signal multi-tons indispensable au contrôle individuel des qubits.
Des AWG conçus pour la physique quantique
Lorsque les besoins en génération de signaux sont devenus trop complexes, eleQtron s’est tourné vers Spectrum Instrumentation. Les signaux doivent être ajustables en amplitude, phase, longueur d’impulsion et fréquence pour atteindre la fréquence Rabi, qui détermine la vitesse des opérations quantiques.
Les cartes M4i.66xx de Spectrum, best-sellers dans la recherche quantique, offrent :
- 16 bits de résolution
- Jusqu’à 1,25 Géch./s par canal
- Profonde mémoire segmentable pour reproduire diverses formes d’onde
- Débit de données jusqu’à 2,8 Go/s
- Synchronisation possible de 8 cartes
En mode DDS, chaque sortie peut générer 20 porteuses sinusoïdales indépendantes, programmables en fréquence, amplitude, phase et rampes, avec une résolution de 6,4 ns. Cette flexibilité permet de traiter davantage de qubits et de concevoir des circuits quantiques complexes.
eleQtron souligne la qualité de la documentation et le support technique réactif de Spectrum, qui ont été essentiels pour concrétiser cette avancée.
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