QuamCore lève 9 millions € pour la logique numérique du quantique
La société israélienne QuamCore est sortie de la clandestinité en obtenant un financement de 9 millions d’euros pour un nouveau type de logique numérique permettant de construire des ordinateurs quantiques dotés d’un million de qubits.
Plutôt que d’utiliser le CMOS, QuamCom utilise des boucles de flux supraconductrices pour fournir une logique numérique avec une nouvelle architecture qui peut mettre en œuvre un ordinateur quantique avec 1 million de qubits à l’intérieur d’un seul cryostat. Le directeur général, Alon Cohen, s’entretient avec Nick Flaherty de eeNew/ECInews au sujet de cette technologie.
« Nous voulons réaliser un ordinateur quantique entièrement tolérant aux pannes avec 1 million de qubits et le principal goulot d’étranglement est la mise à l’échelle. C’est ce à quoi nous nous sommes attaqués il y a deux ans », a déclaré M. Cohen, alors que l’entreprise lève 9 millions d’euros pour développer son architecture et ouvrir la voie à un ordinateur quantique de 1 million de qubits mesurant 55 x 52 x 28 cm et pouvant tenir dans un seul cryostat.
M. Cohen a été cofondateur du groupe EyeC Radar chez Mobileye et Intel, où il était architecte en chef et responsable du groupe des algorithmes. Il détient plus de 40 brevets dans les domaines du radar, de la communication et du traitement des signaux.
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Le défi actuel pour la mise à l’échelle des ordinateurs quantiques supraconducteurs est le cryostat. Chaque cryostat peut contenir environ 5 000 qubits, de sorte qu’une machine de 1 million de qubits nécessiterait 200 cryostats. Tout cela nécessite une électronique d’interface qui, même dans un cryoCMOS à faible puissance, nécessiterait 40 kW d’énergie.
« Au lieu de cela, nous plaçons le contrôleur à l’intérieur du cryostat avec une communication numérique avec le monde extérieur », explique M. Cohen. « Nous avons mis au point un contrôleur de 300uW et une solution de 116uW, et nous pouvons encore réduire ce chiffre.
Cette logique supraconductrice numérique est basée sur des boucles quantiques à flux unique, également utilisées par D-Wave et SEEQC, ainsi que sur un protocole de multiplexage pour gérer tous les signaux et un nouveau système de correction d’erreurs. La logique numérique peut fonctionner avec n’importe quel type de qubits supraconducteurs, des transmons utilisés par IBM et Google aux qubits de chat d’Alice et Bob ou aux qubits de spin en silicium de Quobly.
« L’essentiel est que le contrôleur utilise des éléments supraconducteurs et que la logique de contrôle soit numérique plutôt qu’analogique. Tout comme les CMOS pmos et nmos, nous mettons en œuvre des boucles de courant qui contiennent un flux et vous pouvez créer des blocs de construction tels que des portes logiques. Il s’agit d’une technologie qui fonctionne aujourd’hui.
« Mais ce n’est pas suffisant car cela ne réduit la puissance absorbée par un facteur de 1000 et vous avez besoin d’une réduction d’un milliard pour 1 million de qubits. Nous avons donc modifié le processus de fabrication pour qu’il soit compatible avec le 10mK, ce qui réduit encore la puissance. »
Au lieu de transférer les données, il est possible de les compresser dans le domaine numérique afin de réduire le nombre d’instructions utilisées pour contrôler les qubits. « Par exemple, pour mettre en œuvre une correction d’erreur, il s’agit des mêmes opérations, mais vous n’avez pas besoin d’envoyer chaque instruction, ce qui vous permet de mettre en œuvre un ordre de grandeur de compression.
« Nous avons résolu les problèmes les uns après les autres et nous avons déposé des brevets sur chacun d’entre eux, de sorte que nous disposons d’une conception complète du silicium. Nous ne l’avons pas encore construit. Avant de dépenser beaucoup d’argent dans la fabrication et les tests, nous voulons voir la conception complète. C’est une approche axée sur l’architecture d’abord ».
« Il s’agit d’ingénierie. Si quelque chose n’est pas solide et éprouvé, nous ne comptons pas dessus. Nous n’inventons pas de nouveaux matériaux. Nous modifions les processus existants, nous les mettons au point. Le processus est plus simple que le CMOS, il ne s’agit pas de semi-conducteurs, mais de conducteurs multicouches déposés sur du silicium avec des jonctions Josephson, des condensateurs et des résistances. »
« Nous avons besoin de matériaux spécifiques, mais nous sommes une entreprise fabless et nous travaillons en partenariat avec une fonderie de niveau 1 avec son matériau sur un processus que nous sommes en train de finaliser. Nous avons beaucoup travaillé pour être compatibles avec leur matériau », a-t-il déclaré.
L’entreprise a développé un modèle 3D complet de toutes les puces, la technologie flip chip avec les contrôleurs numériques connectés aux qubits (voir ci-dessus), et le financement de Viola Ventures permettra à l’architecture d’être éprouvée à petite échelle avant d’être mise à l’échelle.
« Nous avons encore un long chemin à parcourir, mais nous pensons pouvoir présenter un prototype complet en moins de deux ans en laboratoire. Nous pourrons alors passer à l’échelle supérieure. » La société se concentre dans un premier temps sur les qubits transmon, qui sont les plus robustes, explique M. Cohen
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