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Un ordinateur quantique à base de Qbit NV dans un diamant

Un ordinateur quantique à base de Qbit NV dans un diamant

Technologies |
Par Christoph Hammerschmidt



Les diamants sont éternels – et ils peuvent même faire progresser l’informatique quantique. Deux startups allemandes y adoptent une approche prometteuse.

Une approche technologique prometteuse pour l’informatique quantique est la réalisation de qubits basés sur ce que l’on appelle les centres de lacunes d’azote (NV) dans le réseau cristallin des diamants. Cette approche est poursuivie indépendamment par les sociétés de technologies SaxonQ et XeedQ (toutes deux à Leipzig, Allemagne). Le centre de recherche aérospatial allemand DLR leur a confié une mission majeure.

Les diamants parfaits consistent en un réseau sans défaut d’atomes de carbone interconnectés. Un défaut d’azote est un désordre dans ce réseau cristallin. Cela peut aussi se produire naturellement. Les diamants avec un nombre particulièrement élevé d’atomes d’azote sont de couleur jaunâtre. Seuls les diamants synthétiques sont utilisés pour développer les ordinateurs quantiques. Les atomes d’azote introduits artificiellement dans le réseau cristallin remplacent les atomes de carbone sur leurs sites dans le réseau. Lorsque ces atomes étrangers d’azote se combinent avec un site de réseau vide adjacent, des centres NV sont créés.

« De tels qubits ont l’avantage de fonctionner à température ambiante. Cela élargit considérablement la gamme potentielle d’applications de ces ordinateurs quantiques. D’autres systèmes, tels que ceux dotés de circuits supraconducteurs, ne peuvent fonctionner qu’à de très basses températures », explique le Dr Robert Axmann. , CEO de DLR Quantum Computing Initiative (QCI). Les processeurs quantiques NV sont considérés comme légers et mobiles. A l’avenir, leur utilisation est également envisageable dans des avions ou des satellites. C’est pourquoi le Centre allemand de recherche aérospatiale (DLR) s’intéresse à la technologie de l’entreprise basée à Leipzig et lui a attribué des contrats d’une valeur totale de 57 millions d’euros.

L’un des plus grands défis auxquels cette technologie est actuellement confrontée est de placer plusieurs centres NV appropriés à une courte distance l’un de l’autre. Ce n’est qu’alors qu’ils peuvent être efficacement enchevêtrés les uns avec les autres, ce qui est la condition préalable à un ordinateur quantique.

One of the biggest challenges currently facing this technology is to place several suitable NV centers a short distance apart. Only then can they be effectively entangled with each other, which is the prerequisite for a quantum computer.

SaxonQ et XeedQ: objectif similaire, approches différentes

SaxonQ, une spin-off de l’Université de Leipzig, génère les centres NV juste sous la surface du cristal de diamant en utilisant une technique exclusive. Cette approche promet une grande précision dans la disposition ciblée des centres NV. XeedQ, d’autre part, organise les centres NV dans une structure tridimensionnelle dans le cristal de diamant, ce qui entraîne une interaction mutuelle. Associé à une méthode de lecture spéciale, cela permet de construire un ordinateur quantique évolutif.

Dans une première phase du contrat DLR, un système de démonstration avec au moins quatre qubits doit être créé rapidement dans chacun des deux projets – bien que ce soit trop peu pour une utilisation pratique, cela démontrerait la faisabilité pratique de cette approche. Dans les phases ultérieures, le développement vers des systèmes plus grands aura lieu : après quatre ans, l’objectif est de construire des ordinateurs quantiques avec plus de 32 qubits qui sont évolutifs et corrigeables. Tous les systèmes seront intégrés et exploités dans les laboratoires du DLR Innovation Center à Ulm.

Synergies avec des projets à Ulm et Hambourg

 À Ulm et au DLR Innovation Center Hamburg, il existe des synergies étroites avec d’autres projets de l’initiative DLR Quantum Computing. Un appel à propositions sur les technologies basées sur le spin des atomes se concentre sur les sous-systèmes et les technologies d’assistance pour l’informatique quantique basée sur le spin. Les fabricants d’ordinateurs quantiques NV bénéficieront de la fabrication et de la caractérisation reproductibles du matériel qubit sur lequel les développements se font conjointement.

« Le DLR construit un écosystème quantique dans lequel la recherche, l’industrie et les startups se complètent. Ce faisant, la DLR Quantum Computing Initiative poursuit différentes approches technologiques afin de les évaluer et de les utiliser pour un large éventail d’applications. De cette manière, les avantages et les inconvénients des différentes architectures pour les ordinateurs quantiques peuvent être étudiés », explique le Dr Karla Loida, chef de projet de la DLR Quantum Computing Initiative. Récemment, le DLR a déjà attribué des contrats pour le développement de systèmes de pièges à ions et de systèmes photoniques.

Dans le cadre de la DLR Quantum Computing Initiative, des prototypes d’ordinateurs quantiques de différentes architectures seront construits dans les quatre prochaines années. De plus, les technologies et applications associées seront développées. Le DLR implique des entreprises, des start-ups et d’autres instituts de recherche pour faire avancer conjointement les travaux.

https://www.dlr.de/EN/Home/home_node.html

https://saxonq.com

https://xeedq.com

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