Microsoft présente sa première puce quantique utilisant des qubits topologiques
Microsoft affirme avoir réalisé une avancée significative dans l’informatique quantique avec Majorana 1, sa première puce quantique et la première à utiliser des qubits topologiques.
Le processeur compact comporte huit qubits en son cœur, construits à partir d’une nouvelle classe de matériaux connus sous le nom de “topoconducteurs”. Chaque qubit mesure environ 1/100e de millimètre, ce qui les rend exceptionnellement petits. Ils sont également rapides et contrôlables numériquement, ce qui permet une gestion plus efficace par rapport aux autres ordinateurs quantiques.
Microsoft est également optimiste quant au potentiel de mise à l’échelle de ce processeur jusqu’à un million de qubits. Atteindre ce seuil pourrait permettre aux ordinateurs quantiques de fonctionner de manière fiable, avec une correction d’erreurs suffisante, pour résoudre des problèmes hors de portée des ordinateurs classiques.
Applications potentielles de l’informatique quantique
Cela pourrait inclure la simulation de molécules complexes pour la découverte de médicaments, l’optimisation des réactions chimiques pour améliorer la production d’engrais – qui contribue actuellement à 5 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre – la conception de matériaux avancés pour de meilleures batteries ou panneaux solaires, et la réalisation de modélisations financières complexes pour résoudre les défis macroéconomiques.
Pour l’instant, le processeur n’est pas disponible dans le commerce et sera principalement utilisé pour l’évaluation, les simulations et l’avancement du développement futur des puces.
Cependant, l’un des aspects les plus fascinants de l’annonce de Microsoft est le parcours qui a conduit à cette percée. L’entreprise le décrit comme l’un de ses efforts de recherche les plus longs – 17 ans de développement, construit sur une histoire encore plus longue de physique théorique qui s’est maintenant concrétisée.
Applications potentielles de l’informatique quantique
Les bases de ce travail remontent à 1937, lorsque le physicien italien Ettore Majorana a théorisé l’existence d’une particule subatomique, le fermion de Majorana. Cette particule possède un état de mécanique quantique unique qui la rend résistante aux perturbations locales, ce qui en fait un candidat idéal pour des qubits stables avec moins d’erreurs.
Microsoft affirme avoir observé avec succès ces particules l’année dernière et les avoir maintenant intégrées dans le développement de sa puce. Plus précisément, elle utilise les modes zéro de Majorana (MZM), des quasi-particules trouvées aux extrémités de nanofils supraconducteurs topologiques fabriqués à partir de “topoconducteurs”, pour construire les qubits alimentant ce processeur.
Microsoft
Un nouvel état de la matière
Ces “topoconducteurs” représentent un tout nouvel état de la matière, distinct des solides, des liquides et des gaz. Ils sont créés en combinant de l’arséniure d’indium (un semi-conducteur) avec de l’aluminium (un supraconducteur), puis en refroidissant le matériau à près du zéro absolu et en appliquant des champs magnétiques pour induire un état connu sous le nom de supraconductivité topologique.
En fait, dans cet état, les matériaux forment des nanofils supraconducteurs topologiques, avec des modes zéro de Majorana (MZM) apparaissant aux extrémités des fils. Ces MZM stockent des informations quantiques et partagent un électron non apparié, ce qui les rend résistants aux perturbations externes. Cette propriété unique aide à protéger les données quantiques, permettant un système informatique quantique plus stable et fiable.
Microsoft, comme d’autres entreprises dans la course à l’informatique quantique – telles que Google – vise maintenant à augmenter l’échelle. L’objectif est d’intégrer un million de qubits dans un seul processeur, une étape qui pourrait rendre l’informatique quantique pratique beaucoup plus tôt que prévu.
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