Le frisson du quantique en 2025

Applications | 14 avril 2025

Par Nick Flaherty, A Delapalisse

Quelle époque à vivre ! Les turbulences actuelles de l’industrie mondiale peuvent donner l’impression que ce n’est pas le cas, mais des changements fondamentaux sont en train de se produire.

Le passage à l’informatique quantique entraînera des changements fondamentaux dans l’industrie, et les éléments sous-jacents sont clairement visibles. Bien entendu, les machines de von Neumann dotées d’une architecture Harvard et construites en CMOS resteront la technologie dominante de l’industrie des semi-conducteurs, qui pèse des milliards de dollars, d’ici à 2030, ou à peu près.

Mais cela ressemble beaucoup à l’équivalent de la fin des années 19050 pour l’électronique classique.

A partir de 1955 il y a eu de nombreux développements de nouvelles technologies pour diverse applications, allant du Germanium au Silicium bipolaire en passant par GaAs. Les laboratoires universitaires et industriels tels que les Bell Labs du monde entier se sont lancés dans une course au développement de circuits intégrés, de Jack Kilby chez Texas Instruments à Kurt Lehovec chez Sprague Electric et Bob Noyce chez Fairchild Semiconductor.

Le développement de semiconducteurs complémentaires à base d’oxyde métallique (CMOS) chez Fairchild a conduit directement à Intel, tandis que des entreprises telles que Sperry, Remington Rand, Burroughs, Amdahl et IBM construisaient toutes des systèmes informatiques centralisés à grande échelle avant la révolution des PC.

Aujourd’hui, l’informatique quantique fait appel à un grand nombre de technologies différentes. Certaines utilisent des jonctions Josephson supraconductrices (une autre technologie des années 1960) tandis que d’autres construisent des qubits de spin sur CMOS. D’autres encore piègent des ions, déplacent des atomes neutres autour d’une grille 2D, construisent des qubits de chat ou utilisent des cavités d’azote dans le diamant.

« Il existe 500 entreprises d’informatique quantique », déclare Mandy Birch, PDG de TreQ au Royaume-Uni, qui construit des ordinateurs quantiques à partir de diverses technologies. « Les qubits supraconducteurs (transmons) sont probablement les plus avancés, mais les pièges à ions suscitent beaucoup d’intérêt. Le spin d’atomes neutres a également suscité beaucoup d’intérêt ces deux ou trois dernières années, car il peut être utilisé en mode analogique et en mode numérique, qui est moins avancé.

« Nous avons vu la chaîne d’approvisionnement se développer au cours des cinq dernières années, de nouveaux systèmes cryogéniques, de contrôle de la température ambiante, sans fil et laser, et nous commençons maintenant à voir émerger des entreprises qui développent des processeurs quantiques », a-t-elle déclaré. « L’innovation existe, mais il n’y a pas eu de point d’atterrissage pour elle, et c’est ce que nous faisons.

Il existe également des systèmes photoniques qui n’ont pas besoin de fonctionner autour de zéro Kelvin, et même des systèmes à température ambiante utilisant des cavités dans le diamant. Les chaînes d’approvisionnement pour tous ces systèmes arrivent à maturité, avec diverses approches pour mettre en œuvre la correction d’erreurs afin de garantir que les qubits puissent rester en place suffisamment longtemps pour effectuer un travail utile. Il faut des millions de qubits physiques pour fournir des centaines de milliers de qubits logiques corrigés des erreurs, et il existe de nombreuses stratégies pour les relier entre eux.

Ce qui est différent, c’est que l’industrie a compris l’importance de la pile complète. IBM a été fondée en 1911 et a évolué à travers de nombreuses technologies différentes, mais a toujours eu uneapproche »full stack« . Ainsi, des entreprises d’informatique quantique telles que Rigetti, D-Wave et Quantinuum s’associent pour exécuter toutes sortes d’algorithmes sur leur matériel.

Mais cela ressemble aux premiers jours des ordinateurs centraux, avec des algorithmes spécialisés mis en œuvre de manière spéciale par des « manipulateurs quantiques » pour trouver de nouveaux matériaux, de nouveaux médicaments ou de nouveaux moyens d’optimiser le réseau électrique.

La prochaine étape sera le système d’exploitation quantique à usage général, dans lequel Microsoft a développé sa propre technologie matérielle.

Où se situe l’Europe dans cette évolution ? Nous avons des clusters quantiques dynamiques aux Pays-Bas avec des entreprises telles que Quantware et en France avec Alice et Bob, Pasqal et Quobly, ainsi qu’en Finlande avec IQM qui commercialise avec succès la technologie du laboratoire de recherche VTT. Infineon Technologies a développé la technologie des processeurs quantiques ioniques à Villach, en Autriche, tandis que le Royaume-Uni cherche également à stimuler le matériel quantique grâce à des entreprises telles que Oxford Quantum Machines, Orca Computing, Quantum Motion et Oxford Ionics, ainsi qu’Equal1 en Irlande, dont les systèmes de calcul quantique seront comparés à Oxford dans le courant de l’année.

Mais c’est aux États-Unis que l’on trouve les plus grosses sommes d’argent pour soutenir les technologies quantiques, les fonds de capital-risque s’étant rendu compte que le pays était à la traîne. Quantinuum, spin-out d’Honeywell, et PsiQuantum, startup d’un milliard de dollars, se battent contre IBM, D-Wave et Rigetti Computing, tandis qu’IonQ et QuEra arrivent rapidement sur le devant de la scène et qu’Intel, pionnier du CMOS, est un concurrent certain, ce qui revient à boucler la boucle de la technologie.

Les cinq prochaines années seront marquées par un bouleversement des technologies, des concurrents, des architectures, des interconnexions et des logiciels. La fin des années 1950 et le début des années 1960 ont été passionnants et ont donné naissance à l’industrie des semi-conducteurs que nous connaissons aujourd’hui, et c’est à ce moment-là que les décisions seront prises pour les cinquante prochaines années.

Aujourd’hui, c’est la Journée mondiale du quantum 2025.

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