Les éléments de base de l’Internet quantique prennent forme ?

Les éléments de base de l’Internet quantique émergent

L’informatique quantique progresse considérablement dans diverses sous‑sections de la technologie, du nombre croissant de qubits aux meilleures possibilités de développer le réseau quantique, d’un tout nouveau état de la matière, d’un système d’exploitation pour le réseau quantique, et même de trouver les premières utilisations dans la formation IA.

Un autre domaine qui nécessite de l’attention est le développement de sources de lumière quantique. Il s’agit du type de lumière qui est émise de manière à produire une paire de photons intriqués, et uniquement cela. Les particules intriquées restent en interaction les unes avec les autres même lorsqu’elles sont séparées, entraînant le transfert de propriétés quantiques.

Cet entrelacement sera crucial pour le réseau d’ordinateurs quantiques, car seule une source de lumière quantique peut transporter des données quantiques d’un ordinateur à l’autre.

Jusqu’à présent, il a été difficile de créer des sources de lumière quantique fiables. Une option pourrait être la création d’optique non linéaire, avec une optique non linéaire à haut rendement récemment développée par des chercheurs de l’Université de l’Illinois.

Une autre option est de s’appuyer sur le nitrure de gallium semi-conducteur, déjà utilisé sur les puces et les lasers, bien que cela reste en cours de développement.

Une nouvelle option prometteuse s’ouvre maintenant, utilisant l’élément terre rare erbium, avec l initiative EQUAL (Sources de lumière quantique en silicium à base d’erbium) développée par une collaboration germano-danoise impliquant le Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) et l’Université technique du Danemark (DTU).

Pourquoi l’erbium est important pour le réseau quantique

L’erbium est un élément terre rare (numéro atomique 68), principalement utilisé pour ses propriétés fluorescentes.

Les verres ou cristaux d’erbium modifiés sont utilisés comme laser amplificateur optique pour les signaux transmis par fibre optique. Il est également utile dans les lasers employés en chirurgie et dentisterie (laser Er:YAG), car il crée une application puissante mais très superficielle de l’énergie laser.

L’erbium est principalement extrait de minerais riches en terres rares, souvent associés à des gisements riches en thorium.

Bien que la capacité de l’erbium à émettre de la lumière devrait en faire une source idéale pour les applications quantiques, cela n’a pas encore été vraiment possible, car l’erbium ne réagit pas suffisamment à la stimulation lumineuse. Ainsi, sous les formes actuelles, trop d’informations quantiques seraient perdues entre la source de lumière et les puces et mémoires quantiques.

“L’un des objectifs les plus difficiles est d’intégrer les sources de lumière quantique avec les mémoires quantiques. Cela semblait irréaliste il y a quelques années, mais nous voyons maintenant une voie à suivre.”

Søren Stobbe – Professeur à l’Université technique du Danemark (DTU)

Comment la nanophotonique libère le potentiel quantique de l’erbium

C’est ici que la recherche à l’Université technique du Danemark a réalisé une percée. Ils ont développé une nouvelle technologie nanophotonique qui rend l’erbium beaucoup plus réactif à la lumière.

La méthode fusionne les émetteurs lumineux d’erbium avec des dispositifs nanophotoniques en silicium fabriqués commercialement.

Source: HZDR

Cela a ouvert la voie à des mémoires quantiques à longue durée de vie pouvant être fabriquées à l’échelle de la plaquette à l’aide de la technologie CMOS.

“Nous avons l’intention d’utiliser des techniques avancées de faisceau d’ions pour implanter des atomes d’erbium dans de minuscules structures en silicium et d’étudier comment l’utilisation de silicium ultra‑purifié peut améliorer leurs performances.”

Dr. Yonder Berencén – Professeur à l’Institut de physique des faisceaux d’ions et de recherche sur les matériaux à HZDR.

Ces systèmes quantiques peuvent être utilisés pour diverses applications en plus du réseau quantique et des télécommunications, notamment la photonique intégrée à consommation d’énergie extrêmement faible, et de nouvelles méthodes de nanofabrication.

“La vision technologique repose sur la combinaison de puces nanophotoniques de DTU avec des technologies uniques dans les matériaux, la nanoélectromécanique, la nanolithographie et les systèmes quantiques. Il existe aujourd’hui de nombreux types de sources de lumière quantique, mais soit elles ne fonctionnent pas avec les mémoires quantiques, soit elles sont incompatibles avec les fibres optiques.”

Søren Stobbe – Professeur à l’Université technique du Danemark (DTU)

Applications réelles de la lumière quantique à base d’erbium

Les applications les plus importantes de ces projets seront le réseau d’ordinateurs quantiques, car l’utilisation de l’erbium le rend compatible avec les mêmes longueurs d’onde lumineuses utilisées dans les communications par fibre optique.

Comme un réseau normal de fibre optique a récemment été démontré comme utilisable pour transporter des informations quantiques en même temps que le flux de données télécom classiques, la capacité d’utiliser l’infrastructure de fibre optique préexistante sera importante pour rendre le réseau quantique économiquement viable.

“Cette recherche jettera les bases de la construction de dispositifs quantiques pouvant être intégrés aux technologies d’aujourd’hui.”

Dr. Yonder Berencén – Professeur à l’Institut de physique des faisceaux d’ions et de recherche sur les matériaux à HZDR.

Cette recherche a été réalisée avec le soutien et l’équipement fournis par Beamfox Technologies ApS (nanotechnologie) et Lizard Photonics ApS (photonique intégrée).

Investir dans l’informatique quantique

Honeywell / Quantinuum

Quantinuum est le résultat de la fusion de Honeywell Quantum Solutions et Cambridge Quantum.

Honeywell reste l’actionnaire majoritaire de la société (probablement 52 % de participation) après une levée de fonds valorisant l’entreprise à 5 milliards de dollars. Le fondateur Ilyas Khan détiendrait environ 20 % de la société. Les autres actionnaires comprennent JSR Corporation, Mitsui, Amgen (AMGN ), IBM et JP Morgan.

Une éventuelle introduction en bourse de Quantinuum à l’avenir, potentiellement dans le cadre d’une restructuration d’entreprise plus large, est estimée à hauteur de 20 milliards de dollars et pourrait avoir lieu entre 2026 et 2027.

L’informatique quantique n’est pas le cœur de métier de Honeywell, qui se concentre davantage sur des produits dans l’aérospatiale, l’automatisation et les produits chimiques et matériaux spécialisés.

Chacun de ces domaines pourrait toutefois bénéficier de l’informatique quantique, notamment la chimie computationnelle, et la cybersécurité quantique, offrant potentiellement à Honeywell un avantage face à ses concurrents.

Le modèle principal de l’entreprise pour l’instant est le H2, une puce à ions piégés de 56 qubits, avec une fidélité de porte à deux qubits de 99,895 %.

L’entreprise a poursuivi un calcul de haute qualité avec très peu d’erreurs plutôt que d’ajouter simplement le plus de qubits possible, créant ce que l’on appelle « l’informatique quantique tolérante aux fautes ».

Cette approche est qualifiée par l’entreprise « Meilleurs qubits, meilleurs résultats », avec un nombre similaire de qubits obtenant des résultats 100 à 1 000 fois plus fiables.

Source: Quantinuum

Cela pourrait notamment faire une différence dans la cryptographie résistante aux quantiques, très nécessaire, la société de défense Thales (HO.PA -0,96 %) collaborant déjà avec Quantinuum ainsi que les banques internationales HSBC et JP Morgan.

Quantinuum propose également son logiciel propriétaire de chimie computationnelle quantique InQuanto, utilisable pour les produits pharmaceutiques, les sciences des matériaux, les produits chimiques, l’énergie et les applications aérospatiales.

Comme de nombreuses autres entreprises d’informatique quantique, Quantinuum propose Helios, un « hardware‑as‑a‑service », permettant aux utilisateurs de profiter de l’informatique quantique sans devoir gérer la complexité du fonctionnement du système eux‑mêmes.

Quantinuum a signé en novembre 2024 un partenariat avec le groupe allemand Infineon, le plus grand fabricant de semi‑conducteurs d’Europe. Infineon apportera sa technologie de photonique intégrée et d’électronique de contrôle pour aider à créer la prochaine génération d’ordinateurs quantiques à ions piégés.

Alors que la photonique intégrée et les réseaux quantiques se rapprochent des cas d’utilisation pratiques, il devient maintenant clair à quel point ce partenariat pourrait être crucial pour l’avenir de Quantinuum.

À ce stade, il semble que la prochaine étape pour l’entreprise sera de lancer la première puce photoniques‑quantique axée sur l’IA au monde.

Dans les mois à venir, Quantinuum partagera les résultats des collaborations en cours, démontrant le potentiel révolutionnaire des avancées quantiques dans l’IA générative.

La capacité innovante Gen QAI améliorera et accélérera l’utilisation des cadres organiques métalliques pour la délivrance de médicaments, ouvrant la voie à des options de traitement plus efficaces et personnalisées, avec des détails qui seront dévoilés lors du lancement d’Helios.

L’annonce dans cette publication fait partie d’une série de nouvelles liées aux progrès rapides de la connexion IA‑informatique quantique réalisés chez Quantinuum.

D’autres cas d’utilisation en cours pourraient fortement augmenter la valeur future de l’entreprise, et donc la participation de Honeywell ainsi que le profit potentiel que les investisseurs pourraient en tirer.

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