Superconductivité Triplet et Qubits Quantiques

La plupart des prototypes actuels d’ordinateurs quantiques utilisent des matériaux supraconducteurs pour réaliser le calcul quantique, car ces matériaux permettent de maintenir les propriétés quantiques plus stables, l’alternative principale étant le soi‑disant « ordinateur quantique à ions piégés ».

Jusqu’à présent, seuls les modèles à ions piégés se sont avérés suffisamment fiables, mais ils sont très limités quant au nombre de qubits utiles qu’ils peuvent contenir (l’équivalent d’un bit d’ordinateur ordinaire pour un ordinateur quantique).

Bien sûr, l’option idéale serait d’améliorer les matériaux supraconducteurs afin qu’ils soient adaptés aux calculs quantiques. Des efforts ont d’ailleurs été entrepris dans cette direction, notamment avec la chirurgie de réseau et avec des qubits à plus longue durée de vie. Cependant, cela ne suffit toujours pas à créer des ordinateurs quantiques supraconducteurs commerciaux et évolutifs.

Un autre domaine avancé de l’informatique est la spintronique, qui utilise les caractéristiques quantiques des particules, le spin, au lieu des charges électriques comme dans l’informatique électronique classique. Jusqu’à présent, l’informatique quantique et la spintronique ont été quelque peu liées, mais pas directement combinées, car les matériaux supraconducteurs ne possèdent pas de spin. Du moins jusqu’à présent.

(Vous pouvez en savoir plus sur la spintronique dans notre article dédié à cette technologie)

Une équipe de chercheurs de l’Université norvégienne des sciences et de la technologie et de l’Università degli Studi di Salerno (Italie) aurait peut‑être découvert un supraconducteur triplet, un type de supraconducteur aux propriétés de spin uniques.

Ce nouveau type de matériau supraconducteur pourrait révolutionner la construction d’ordinateurs quantiques supraconducteurs. Ils ont publié leurs résultats dans Physical Review Letters, sous le titre « Dévoilement de la superconductivité triplet intrinsèque dans le NbRe non centrérométrique via les effets de valve à spin inverse ».

« Un supraconducteur triplet figure en bonne place sur la liste de souhaits de nombreux physiciens travaillant dans le domaine de la physique de l’état solide. Les matériaux qui sont des supraconducteurs triplet sont une sorte de « saint graal » de la technologie quantique, et plus spécifiquement de l’informatique quantique. »
Professeur Jacob Linder – Université norvégienne des sciences et de la technologie

Pendant ce temps, une autre équipe de chercheurs du Niels Bohr Institute de l’Université de Copenhague, de l’Université norvégienne des sciences et de la technologie, du Leiden Institute of Advanced Computer Science (Pays‑Bas), de l’Université de technologie de Chalmers (Suède), de l’Université de Ratisbonne (Allemagne) et de l’entreprise Quantum Machines ont découvert comment les défauts, un problème clé affectant les matériaux supraconducteurs, peuvent être détectés grâce à une nouvelle forme de détection efficace des fluctuations.

Ils ont publié leurs résultats dans Physical Review X2, sous le titre « Suivi adaptatif en temps réel des taux de relaxation fluctuants dans les qubits supraconducteurs ».

Superconducteurs Triplet

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Pourquoi est‑ce important ?

En théorie, le spin pourrait être un support parfait pour le transfert d’information quantique entre les qubits et entre différents ordinateurs quantiques.

Le problème est que, sous sa forme actuelle, la technologie est trop instable et le transfert d’information trop complexe pour être utilisable pratiquement.

Cela pourrait toutefois ne pas être le cas si nous avions accès aux supraconducteurs triplet. En effet, ils peuvent transférer le spin sans perte d’énergie, de sorte que les particules supraconductrices transportent désormais le spin avec elles.

« Les supraconducteurs triplet rendent possibles un certain nombre de phénomènes physiques inhabituels. Ces phénomènes ont des applications importantes dans la technologie quantique et la spintronique. »
Professeur Jacob Linder – Université norvégienne des sciences et de la technologie

Ainsi, alors qu’un supraconducteur singulet ordinaire peut transporter de l’énergie sans résistance, un supraconducteur triplet pourrait également transporter des courants de spin avec une résistance absolument nulle. En conséquence, un ordinateur quantique ou spintronique pourrait être ultra‑rapide tout en fonctionnant avec presque aucune consommation d’électricité !

Alliage Niobium–Rhénium

Dans leurs travaux, les chercheurs ont découvert que le NbRe, un alliage niobium–rhénium, présente un comportement caractéristique d’un supraconducteur triplet.

Plus précisément, ils ont trouvé l’« effet de valve à spin inverse », un cas particulier de la magnétorésistance géante, une propriété magnétique des matériaux multicouches, découverte qui a valu le prix Nobel 2007.

Ce n’est pas, en soi, une preuve que le NbRe est un supraconducteur triplet, mais cela prouve clairement qu’il ne se comporte pas comme le ferait un supraconducteur singulet conventionnel.

Potentiel à long terme

Cette découverte possède un potentiel supplémentaire car le NbRe est facilement disponible sous forme de film mince, et la simplicité de l’hétérostructure le rend particulièrement viable comme plateforme évolutive potentielle pour la spintronique supraconductrice.

De plus, le matériau fonctionne comme supraconducteur à une température relativement élevée (au moins selon les standards des matériaux supraconducteurs), soit seulement 7 degrés Celsius au-dessus du zéro absolu à -273,15 °C (−459,67 °F), tandis que la plupart des autres matériaux candidats nécessitent à peine un degré au-dessus du zéro absolu.

Cependant, le niobium et le rhénium sont tous deux des métaux coûteux et rares, ils ne rendront donc pas directement les ordinateurs quantiques moins chers.

L’étape suivante consistera à faire confirmer ces résultats par d’autres chercheurs et à réaliser des tests supplémentaires visant la superconductivité triplet.

Les supraconducteurs triplet peuvent également être utilisés pour créer un type de particule très exotique appelé « particule de Majorana », qui est son propre antiparticule. Ainsi, elle peut effectuer des calculs dans un ordinateur quantique de manière stable.

Alors que d’autres chercheurs se rapprochent également de l’exploitation des particules de Majorana et que Microsoft (MSFT ) possède déjà une puce avec des modes zéro de Majorana (MZMs), cela semble être une direction de plus en plus prometteuse pour l’avenir du progrès de l’informatique quantique.

Détection des défauts des matériaux quantiques

Changements trop rapides

Les matériaux dans lesquels les qubits sont intégrés affichent souvent des défauts responsables de l’instabilité du qubit. Ces défauts peuvent fluctuer spatialement extrêmement rapidement, parfois plusieurs centaines de fois par seconde.

Ainsi, la méthode actuelle de détection de ces défauts, qui peut prendre jusqu’à une minute, est totalement insuffisante pour les capturer. En fait, personne ne savait exactement à quelle vitesse cela se produisait jusqu’à présent.

À la place, les chercheurs sont contraints de mesurer un taux moyen de perte d’énergie, ce qui donne souvent une image incomplète des performances réelles du qubit.

En conséquence, les ordinateurs quantiques reposant sur la supraconductivité doivent recourir à de nombreux « trucs » pour réussir à effectuer leurs calculs, même lorsque, souvent, le qubit a subi une décohérence, sans que l’utilisateur ne puisse le détecter.

Utiliser des ordinateurs classiques pour aider

Pour accélérer la détection des défauts, les chercheurs ont utilisé un Field‑Programmable Gate Array (FPGA), un contrôleur spécialisé. Ces puces spécialisées ne sont pas aussi flexibles que celles utilisées dans les CPU ou les GPU, mais elles sont ultra‑spécialisées, beaucoup plus rapides pour une tâche spécifique et moins gourmandes en énergie.

En exécutant l’expérience directement sur le FPGA, ils ont pu établir une « estimation optimale » de la rapidité avec laquelle le qubit perdrait son énergie, en se basant sur seulement quelques mesures.

Bien que cela semble être une solution évidente, programmer correctement le FPGA a été très difficile, surtout si le FPGA doit être légèrement flexible.

La méthode qu’ils ont utilisée consiste à ce que la puce mette à jour son « savoir » interne, appelé modèle bayésien, après chaque mesure de qubit.

Source: Physical Review X

Cela a permis au système d’adapter en continu la façon dont il apprenait l’état du qubit aussi efficacement que possible.

« Le contrôleur permet une intégration très étroite entre la logique, les mesures et le feed‑forward : ces composants ont rendu notre expérience possible. »
Professeur associé Morten Kjaergaard – Institut Niels Bohr

Vers une calibration en temps réel

Jusqu’à présent, l’industrie de l’informatique quantique devait simplement « espérer » que leurs qubits fonctionnaient encore, et travaillait dur pour réduire la probabilité et la vitesse de la décohérence.

Mais cette nouvelle approche ouvre la voie à des calculs sélectionnant activement des qubits fiables, même avec des matériaux imparfaits.

« Avec notre algorithme, le matériel de contrôle rapide peut identifier quel qubit est « bon » ou « mauvais » pratiquement en temps réel. Nous pouvons également recueillir des statistiques utiles sur les qubits « mauvais » en quelques secondes au lieu d’heures ou de jours. »
Professeur associé Morten Kjaergaard – Institut Niels Bohr

À long terme, cela ouvrira un nouveau domaine d’investigation, où une meilleure compréhension de ce qui rend un qubit « mauvais » individuellement, au lieu de se fier aux moyennes et aux suppositions.

Conclusion

Tout comme à l’aube de l’électronique, les progrès de l’informatique quantique proviendront d’une multitude de directions.

Un aspect important sera la production de meilleurs matériaux supraconducteurs, capables de créer des qubits plus stables et durables. Et peut‑être aussi de transporter l’information sous forme d’un courant de spin supraconducteur simultanément.

Par ailleurs, une détection améliorée de la décohérence d’un qubit donné pourrait fournir une méthode basée sur des capteurs et des logiciels pour améliorer radicalement les performances sans dépendre de matériaux plus complexes ou difficiles à fabriquer.

Investir dans l’innovation en informatique quantique

Microsoft

Bien que Microsoft soit surtout connu pour sa forte présence dans les systèmes d’exploitation avec Windows, il est également un géant dans de nombreux autres domaines technologiques.

Par exemple, il est le leader des solutions professionnelles, incluant Office (Outlook, Word, Excel et PowerPoint), mais aussi les appels d’entreprise (Teams), le stockage cloud partagé (OneDrive), Visio (diagrammes, graphiques), Loop (espace de travail collaboratif) et Access (base de données).

Bien qu’il ne soit pas le leader des services cloud (dominé par AWS d’Amazon ), Microsoft représente 20 % de l’infrastructure cloud mondiale grâce à sa plateforme Azure, soit autant que les parts combinées de Google, Alibaba et Oracle.

Source: Statista

Microsoft possède également LinkedIn, GitHub, Xbox et de nombreux grands studios de jeux vidéo du monde.

En ce qui concerne l’IA, Microsoft s’est davantage concentré sur les cas d’utilisation techniques et les applications professionnelles que sur les applications grand public, notamment avec le programme AI4Science, dédié aux IA utiles à la recherche scientifique.

Cela inclut, par exemple, l’accélération du travail des scientifiques des matériaux pour concevoir de nouvelles molécules ou électrodes de batterie en faisant réduire par une IA 32 millions de matériaux potentiels à 500 000 candidats, puis à 80 en moins de 80 heures.

Source: Microsoft

Des entreprises comme Unilever utilisent déjà cette « chimie générative » pour accélérer leurs découvertes scientifiques.

Jusqu’à présent, en matière d’informatique quantique, Microsoft semblait être à la traîne par rapport à Google ou IBM ; il proposait des services cloud de calcul quantique avec Azure Quantum. Le service peut également offrir « l’informatique hybride », combinant le calcul quantique avec le service de superordinateur cloud traditionnel.

Source: Microsoft

Depuis que Microsoft a lancé son propre puce basée sur les particules de Majorana début 2025, l’entreprise est devenue l’un des leaders mondiaux de l’informatique quantique.

Avec de nouveaux matériaux comme les supraconducteurs triplet ou de nouvelles possibilités de calibration en temps réel, il est probable que Microsoft pourra continuer à progresser et intégrer ces nouveaux outils dans ses propres ordinateurs quantiques.

(Vous pouvez également lire notre article mettant en lumière Microsoft dans son ensemble, plus en détail, pour mieux comprendre l’entreprise.)

Dernières nouvelles et développements de l’action Microsoft (MSFT)

Étude référencée

<sup>1. F. Colangelo et al, Dévoilement de la superconductivité triplet intrinsèque dans le NbRe non centrérométrique via les effets de valve à spin inverse. Phys. Rev. Lett. 135, 226002 – Publié le 25 novembre 2025. DOI: https://doi.org/10.1103/q1nb-cvh6
2. Fabrizio Berritta, et al. Suivi adaptatif en temps réel des taux de relaxation fluctuants dans les qubits supraconducteurs. Phys. Rev. X 16, 011025 – Publié le 13 février 2026. DOI: https://doi.org/10.1103/gk1b-stl3</sup>