La startup EeroQ, basée à Chicago, a réalisé le premier couplage fort entre un photon micro-onde et un électron unique flottant sur de l’hélium liquide. L’expérience établit les électrons sur hélium comme une septième voie viable pour l’informatique quantique.
Après un quart de siècle d’attente, une prédiction formulée en 1999 par les laboratoires Bell et l’Université d’État du Michigan vient de trouver sa confirmation expérimentale. La jeune pousse a démontré pour la première fois un couplage fort entre un photon micro-onde et un électron unique flottant à la surface d’hélium liquide, condition sine qua non pour manipuler et lire l’information quantique dans un tel système.
Les résultats, soumis à évaluation par les pairs et publiés dans Nature Physics le 14 juin, inscrivent l’électron sur hélium au panthéon des plateformes crédibles pour le calcul quantique. Aux côtés des circuits supraconducteurs, des pièges à ions, des atomes neutres, de la photonique, des spins dans le silicium et des qubits topologiques, la septième approche dispose désormais de la preuve qu’elle peut, elle aussi, héberger des qubits fonctionnels.
La division de Rabi en guise de preuve
L’équipe d’EeroQ a mesuré une force de couplage électron-photon de 118 mégahertz, valeur qui dépasse simultanément la largeur de raie du résonateur (23 mégahertz) et le taux de décohérence de l’électron (61 mégahertz). Deux conditions doivent être réunies pour entrer dans le régime dit de couplage fort, et les chercheurs les ont franchies toutes les deux.
La confirmation est venue par l’observation d’un phénomène optique bien connu des physiciens : la division de Rabi dans le vide. Concrètement, un pic de résonance unique s’est scindé en deux modes distincts, attestant d’un échange cohérent d’énergie entre l’électron et le résonateur micro-onde. « Depuis plus de 25 ans, les électrons sur hélium sont reconnus comme une plateforme de qubits exceptionnellement prometteuse, mais jusqu’à présent, personne n’avait démontré la capacité à se coupler à un état de qubit électronique réel dans ce système », a déclaré Nick Farina, co-fondateur et PDG d’EeroQ.
Une filière CMOS pour changer d’échelle
Un atout distinctif de la plateforme tient à sa compatibilité native avec les procédés de fabrication CMOS, ceux-là mêmes qui produisent les puces des ordinateurs classiques et des smartphones. EeroQ affirme que la filière CMOS pourrait autoriser une montée en puissance rapide des processeurs quantiques, en mobilisant une fraction des ressources exigées par la plupart des approches concurrentes.
Le secteur quantique bute collectivement sur la question de l’évolutivité : la plupart des plateformes plafonnent à quelques centaines de qubits, loin des millions estimés nécessaires pour des applications commerciales. Un processeur à grande échelle reste un horizon lointain pour l’ensemble des candidats technologiques, et l’électron sur hélium ne fait pas exception.
Du qubit de charge au qubit de spin
Le qubit démontré dans l’article de Nature Physics est un qubit de charge. EeroQ le présente comme une étape intermédiaire vers un objectif plus lointain : lire l’état de spin d’un électron sur hélium, approche dont on attend des temps de cohérence sensiblement allongés. La plateforme de Quantum Machines a également été mise à contribution dans l’expérience.
Le chemin vers un ordinateur quantique pleinement opérationnel demeure long, quel que soit le substrat physique retenu. L’avancée d’EeroQ ajoute une option supplémentaire dans un paysage technologique encore très ouvert, où aucun standard n’a émergé. La diversité des plateformes en lice constitue en elle-même une forme de richesse pour le domaine.
Article : « Strong coupling of a microwave photon to an electron on helium » – DOI : 10.1038/s41567-026-03342-z
