Düsseldorf C’est peut-être le duel technologique le plus excitant de la décennie : supraconducteurs contre pièges à ions, géants de la technologie contre spin-offs des universités, « nouvelles folles » contre « communication conservatrice » : c’est du moins ainsi que Jan Henrik Leisse, co-fondateur et directeur de la start-up allemande d’informatique quantique oops Electron.
Presque personne ne connaît son entreprise, mais cela pourrait bientôt changer. Eleqtron est l’une des cinq sociétés chargées par le Centre aérospatial allemand (DLR) de construire de nouveaux ordinateurs quantiques basés sur des pièges à ions. Il pourrait ainsi contribuer à réaliser une percée dans une technologie de base qui suscite de grandes attentes dans l’industrie depuis des décennies.
Les ordinateurs quantiques sont censés résoudre des tâches arithmétiques que les supercalculateurs d’aujourd’hui ne parviennent pas à faire : trouver de nouveaux médicaments, casser des clés cryptographiques et résoudre des problèmes logistiques. Les géants de l’informatique Google et IBM aiment donner l’impression qu’ils vont inventer entre eux la soi-disant suprématie quantique. Mais de nombreux scientifiques remettent cela en question et s’appuient sur des approches complètement différentes.
Pour de nombreux experts, la favorite parmi les alternatives : le piège à ions. Les instituts de recherche et les investisseurs considèrent donc qu’il est possible que des spin-offs d’institutions scientifiques allemandes de premier plan réussissent à atteindre une supériorité quantique sur Google et IBM.
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Cependant, beaucoup plus de recherches doivent être effectuées avant que les ordinateurs quantiques, quelle que soit leur conception, puissent tenir leurs promesses. Le projet DLR est d’autant plus important. Du point de vue de Jan Henrik Leisse, la technologie supraconductrice concurrente n’a guère fait de progrès significatifs ces derniers temps.
Christof Wunderlich, Jan Henrik Leisse et Michael Johanning (de gauche à droite) ont obtenu un financement pour leur travail.
(Photo: Électron)
Le piège à ions est différent : « Je pense que les pièges à ions sont en augmentation. Ce qui manque, c’est l’argent : les milliards en volume comme dans le domaine des supraconducteurs n’existaient pas ici jusqu’à présent », dit-il. Mais maintenant, DLR investit un total de 208,5 millions d’euros. Les entreprises sélectionnées doivent construire des prototypes d’ordinateurs quantiques basés sur des pièges à ions d’ici quatre ans.
Anke Kaysser-Pyzalla, PDG du DLR, a déclaré : « Nous franchissons une nouvelle étape vers un ordinateur quantique programmable et tolérant aux pannes. »
L’attribution est un grand succès pour Eleqtron. L’entreprise a été séparée de l’Université de Siegen en 2020 et est basée sur 25 ans de recherche par le professeur d’optique quantique Christof Wunderlich. La start-up a remporté deux appels d’offres partiels dans le cadre d’un consortium avec le fabricant de puces néerlandais NXP et le fournisseur de technologie autrichien Parity Quantum Computing. Les partenaires recevront désormais 82 millions d’euros.
Au cœur de toutes les approches de l’informatique quantique se trouve la prise de conscience que les particules élémentaires peuvent prendre plus d’un état. Le physicien Erwin Schrödinger a conçu sa célèbre expérience de pensée avec un chat à la fois mort et vivant.
De même, les plus petites unités d’information des ordinateurs quantiques, appelées qubits, peuvent représenter non seulement zéro ou un comme les bits des ordinateurs conventionnels, mais également toute valeur intermédiaire.
Qu’est-ce qui parle pour le piège à ions et pourquoi il est jusqu’à présent moins connu
Les différentes approches répondent à la question de savoir comment cette condition peut être contrôlée de différentes manières. Avec les soi-disant supraconducteurs, sur lesquels travaillent IBM, Google et la start-up germano-finlandaise IQM, les opérations de calcul se déroulent sur des puces qui doivent être refroidies à des températures proches du zéro absolu de moins 273 degrés.
Le consortium Eleqtron, quant à lui, utilise un « piège » pour les atomes chargés électriquement. Ces soi-disant ions sont contrôlés à l’aide de champs électromagnétiques. Selon Leisse, « l’énorme avantage » sur les supraconducteurs : « Chaque atome est le même. D’un autre côté, dès que vous produisez des puces et que vous essayez de cartographier des processus de mécanique quantique sur celles-ci, vous avez des erreurs d’origine humaine.
Dans ce système, les particules élémentaires sont contrôlées par des champs électromagnétiques.
(Photo: Électron)
Ce qui est également spécial dans l’approche basée sur Siegen : Eleqtron n’active pas les atomes avec un laser, mais avec des micro-ondes – et ce faisant, veut éviter d’adresser plus d’atomes que prévu : « Imaginez que vous deviez braquer une lampe de poche sur un atome, » dit Leisse. La lumière se disperserait toujours sur les atomes environnants. « Avec les micro-ondes, vous n’avez pas de dispersion. »
Non seulement DLR s’appuie sur cette approche, dont certaines sont protégées par des brevets. L’équipe fondatrice de trois personnes, qui comprend Leisse et Wunderlich ainsi que le scientifique Michael Johanning, a collecté plus de 30 millions d’euros en financement et en capital d’investisseurs avant même le contrat DLR.
Le capital-risqueur bien connu Earlybird est impliqué avec six millions d’euros – et parie donc un peu contre Big Tech : « IBM, Google et Co. se sont appuyés très tôt sur des ordinateurs quantiques supraconducteurs, et en même temps il s’est passé beaucoup de choses dans recherche depuis le tournant du millénaire, déclare son associé Frédéric du Bois-Reymond. Il est logique de regarder les jeunes entreprises ici.
Chez Eleqtron, il a été particulièrement impressionné par le travail avec les micro-ondes, explique l’investisseur, qui s’est concentré sur les spin-offs des universités et des instituts de recherche avec le fonds Uni-X d’Earlybird.
L’appel d’offres est suivi avec beaucoup d’intérêt sur la scène européenne de l’informatique quantique. Les ordinateurs quantiques avec pièges à ions sont une « technologie très excitante », déclare Claudia Linnhoff-Popien, qui, en tant que professeur à l’Université Ludwig Maximilians de Munich, traite du sujet, entre autres. Jusqu’à présent, cependant, les considérations ont principalement été sur le papier – elle espère que l’approche avec le « budget de recherche très élevé » pourra être rendue économiquement viable.
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Jan Henrik Leisse, en revanche, est prudent. « Les Américains en particulier ont présenté une course au coude à coude avec des rapports insensés », déclare le co-fondateur d’Eleqtron – ce qui est incroyable pour le monde scientifique. «Je pense qu’il y a beaucoup de demandes des investisseurs sur la bourse derrière cela. Cela doit continuer d’une manière ou d’une autre, et vous visez de plus en plus les étoiles.
Sa devise : « Communiquer de manière conservatrice ». Il faudra « du temps » jusqu’à ce qu’un résultat puisse vraiment être utilisé par l’utilisateur final, dit-il. Néanmoins, il fait appel aux entreprises des domaines de la médecine, de la chimie et de la logistique pour se préparer à l’ère quantique. Sinon, il y aurait de gros problèmes de concurrence dès que l’informatique quantique deviendrait utilisable.
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Et puis il risque une prévision qui pourrait alimenter de grandes attentes : « Nous nous attendons à ce qu’avec 54 qubits sur un ordinateur quantique à base de piège à ions, l’avantage sur tous les supercalculateurs soit là. »
Un coup d’œil à l’annonce du DLR montre que les ordinateurs quantiques à piège à ions avec au moins 50 qubits devraient déjà être disponibles après la période de projet de quatre ans du DLR. Au moins en aparté, le directeur de l’informatique quantique du DLR, Robert Axmann, promet que ceux-ci « peuvent être étendus à des milliers de qubits ».
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