Des portes quantiques à deux qubits démontrées sur des spins mobiles dans le silicium

L’institut QuTech de l’Université de technologie de Delft a réalisé pour la première fois des portes logiques à deux qubits sur des spins électroniques circulant physiquement à travers une puce en silicium. Publiée dans Nature le 6 mai 2026, cette démonstration propose une voie concrète pour connecter des qubits distants sans multiplier les lignes de contrôle.

L’architecture des ordinateurs quantiques bute depuis deux décennies sur une difficulté tenace : comment faire interagir des milliers de qubits sans noyer la puce sous un écheveau de câbles de contrôle. Le 6 mai 2026, la revue Nature a publié une réponse expérimentale qui déplace la question du plan théorique au plan concret. L’équipe de Lieven Vandersypen, au sein de QuTech à l’Université de technologie de Delft, y démontre pour la première fois des portes logiques à deux qubits réalisées sur des spins électroniques mobiles, circulant physiquement à travers une puce en silicium.

Le transport par onde progressive

Plutôt que de maintenir les qubits statiques et d’acheminer l’information via un réseau complexe de câblages, les chercheurs néerlandais ont opté pour une approche différente : transporter les porteurs d’information quantique eux-mêmes. La technique, baptisée transport en mode convoyeur, repose sur des signaux électriques déphasés appliqués à des électrodes de grille. Ces signaux engendrent un potentiel en onde progressive qui déplace des électrons individuels à l’intérieur de points quantiques en mouvement.

« Et si l’on pouvait faire interagir deux spins électroniques simplement en les rapprochant l’un de l’autre, chacun propagé dans un minimum de potentiel en onde progressive ? », a formulé Vandersypen dans un billet accompagnant ces travaux. La réponse est désormais chiffrée : une fidélité moyenne des portes à deux qubits d’environ 99 %, obtenue en ajustant la force d’interaction par la séparation spatiale des électrons. L’équipe a également mis en œuvre la téléportation d’états quantiques entre qubits spatialement éloignés, avec une fidélité moyenne de 87 %.

Une connectivité repensée pour l’échelle industrielle

L’intérêt de cette architecture mobile réside dans sa capacité à répondre au problème de connectivité qui handicape les designs conventionnels. Des qubits capables de se déplacer physiquement autorisent des schémas de connexion dynamiques et reconfigurables en cours de fonctionnement. Ils permettent d’exécuter différents codes de correction d’erreurs quantiques sur un même dispositif matériel et ouvrent la possibilité de spécialiser des zones de la puce pour des tâches distinctes : mesure, génération d’intrication ou stockage temporaire.

Autre atout de taille : le dispositif est fabriqué en silicium-germanium isotopiquement purifié, un couple de matériaux parfaitement compatible avec les procédés de fabrication de semi-conducteurs standard. Cette compatibilité avec l’infrastructure industrielle existante distingue nettement l’approche des plateformes concurrentes qui exigent des matières exotiques ou des montages optiques complexes.

Un écosystème scientifique en ébullition

La publication dans Nature s’inscrit dans un foisonnement d’avancées autour du calcul quantique sur silicium. En avril 2026, des chercheurs de QuTech avaient déjà présenté des circuits quantiques programmables exploitant six qubits de spin dans le silicium. Une autre équipe proposait de nouvelles méthodes de lecture des qubits de spin visant à réduire la complexité du câblage dans les processeurs de plus grande envergure. Lieven Vandersypen a par ailleurs exposé le paradigme du navettage de qubits lors d’un colloque quantique à Princeton le 27 avril dernier.

Les auteurs de l’étude publiée dans Nature anticipent que les opérations sur qubits mobiles deviendront « un attribut répandu des futurs processeurs quantiques à semi-conducteurs de grande échelle ». Une projection qui, si elle se vérifie, pourrait ancrer durablement le silicium au cœur de la course à l’ordinateur quantique.

Article : « Two-qubit logic and teleportation with mobile spin qubits in silicon » – DOI : 10.1038/s41586-026-10423-9

Source : Delft U.