L’informatique quantique se positionne comme une technologie d’avenir, nécessitant des infrastructures de contrôle sophistiquées. Le projet ARCTIC, rassemblant 36 partenaires internationaux, vise à développer une chaîne d’approvisionnement européenne complète pour les processeurs quantiques cryogéniques.
Le projet ARCTIC (Technologies cryogéniques avancées pour l’informatique innovante) réunit des acteurs de l’industrie, du monde académique et des organismes de recherche de premier plan. L’objectif principal est d’établir une infrastructure de contrôle évolutive et fiable pour les processeurs quantiques cryogéniques.
L’Union Européenne soutient financièrement ARCTIC à hauteur de 11 millions d’euros sur une période de trois ans. Les instituts allemands Fraunhofer IPMS et Fraunhofer IAF apportent leur expertise approfondie en matière de caractérisation des dispositifs.
L’informatique quantique est considérée comme une solution prometteuse pour résoudre des problèmes hors de portée des ordinateurs classiques. Cependant, le fonctionnement d’un ordinateur quantique nécessite une technologie de contrôle complexe et des interfaces sophistiquées.
Les ordinateurs quantiques basés sur des qubits opérant près du zéro absolu à l’intérieur d’un cryostat font face à des limitations. Le nombre de lignes de signal pouvant être acheminées de l’extérieur vers l’intérieur du cryostat est actuellement restreint en raison de l’espace limité, des échanges thermiques à travers les fils et de l’intégrité du signal sur de longues distances.
Alexander Grill, responsable scientifique d’ARCTIC au centre de recherche belge imec, souligne : «Les exigences de performance des dispositifs et circuits électroniques à des températures cryogéniques diffèrent considérablement de celles à température ambiante. Pour interfacer des applications très sensibles telles que les processeurs quantiques, tous les aspects des technologies microélectroniques doivent être optimisés.»
Les résultats attendus du projet sont considérés comme des catalyseurs essentiels pour des technologies très demandées. Ces dernières pourraient résoudre des problèmes existants dans des domaines tels que la chimie computationnelle, les sciences de la vie, et la cryptographie nécessaire à la protection des données et à la cybersécurité.
Dr. Maik Simon, chercheur au sein du groupe Technologies Quantiques du CNT à Dresde, explique : «Nous visons à acquérir de nouvelles connaissances sur la position énergétique et le nombre de défauts électriques dans les transistors. Cela permettra à l’industrie de proposer de nouveaux produits destinés aux environnements cryogéniques et à Fraunhofer d’offrir des méthodologies de caractérisation uniques pour ces produits.»
La réduction du bruit induit par les défauts dans l’électronique est un facteur important pour augmenter le temps de cohérence des états des qubits. C’est pourquoi les méthodologies développées sont directement pertinentes pour les approches de calcul quantique cryogénique.
La caractérisation des dispositifs est cruciale mais chronophage, en particulier pour les mesures cryogéniques avec des temps de refroidissement et de réchauffement longs. Le Fraunhofer IAF joue un rôle essentiel dans ARCTIC en fournissant des capacités de caractérisation des dispositifs périphériques pour les processeurs quantiques cryogéniques sur des wafers de taille commerciale, grâce à un testeur cryogénique automatisé pour wafers (plaquettes) complets.
Le Fraunhofer IAF est l’un des rares fournisseurs européens d’un tel dispositif de test à basse température, capable d’atteindre des températures inférieures à 2 Kelvin. Cette connaissance approfondie de la caractérisation des dispositifs cryogéniques et de la variabilité statistique des technologies clés sera essentielle pour ARCTIC et contribuera à accélérer les tests industriels des technologies cryogéniques nécessaires à la montée en puissance de l’informatique quantique.
Légende illustration : © imec
