De minuscules électrodes émettant des micro-ondes, en lieu et place de lasers plus contraignants : telle est la méthode d’Oxford Ionics pour manipuler plus facilement ses qubits à ions piégés, l’une des grandes options technologiques (avec les atomes froids, les qubits supraconducteurs, etc) en lice pour établir des calculateurs quantiques.
Cette deeptech anglaise, fondée en 2019, a signé un accord début juillet avec l’allemand lnfineon Technologies pour profiter de l’expertise du premier fabricant européen de semi-conducteurs et hisser son invention au rang industriel. Les deux partenaires projettent de fournir des unités de calcul quantique (QPU, quantum processing units) d’ici à cinq ans.
A l’instar de la deeptech américaine IonQ ou d’Honeywell, Oxford Ionics élabore des qubits fondés sur des ions piégés – des ions de l’isotope 43 du calcium en l’occurrence -, la technologie la plus fiable grâce à un taux d’erreur qui peut être inférieur à 0,1%. Dans le principe, chaque qubit est formé d’un atome ionisé, refroidi par un laser et confiné par des électrodes à quelques dizaines de microns sous la surface d’une puce. L’état du qubit correspond à l’état électronique de l’électron sur la couche de valence de l’ion.
D’ordinaire, cette information quantique est encodée et décodée à l’aide d’un laser de contrôle. «Mais ces lasers sont très difficiles à intégrer à l’échelle d’une puce et conduisent à des erreurs intrinsèques dans les calculs quantiques », argue Chris Ballance, co-fondateur d’Oxford Ionics avec Tom Harty.
Contrôle électronique de qubit
En réponse à cette problématique, les deux jeunes entrepreneurs, formés à l’université d’Oxford, ont mis au point une technologie brevetée de contrôle électronique de qubit (EQC, electronic qubit control), héritée d’une dizaine d’années de travaux scientifiques de leur cru. Ainsi, une autre électrode, produisant des pulsations micro-ondes, permet de manipuler l’état quantique de l’ion. «EQC élimine les sources d’erreurs provenant de l’usage des lasers et ouvre la voie à des processeurs quantiques totalement intégrés, car la partie électronique servant au contrôle du calcul quantique peut être fabriquée directement sur la puce», se félicite Chris Ballance.
Les qubits d’Oxford Ionics ont montré leurs qualités en laboratoire, avec des temps de cohérence voisins de la cinquantaine de secondes notamment. La deeptech nourrit maintenant l’ambition d’améliorer ces performances en parallèle avec la mise à l’échelle industrielle. Selon Chris Ballance, la technologie EQC et le partenariat avec Infineon sont les moyens d’y parvenir.
Prochaine étape : la mise à disposition sur le cloud, d’ici à fin 2022, d’un premier prototype de calculateur quantique équipé de processeurs fabriqués par Oxford Ionics. Une démarche semblable à celle entreprise par Pasqal et Quandela avec OVH, par exemple. Des machines avec des centaines de qubits intégrés sont prévues dans les deux ans. La collaboration avec Infineon devrait porter ses fruits dans les cinq prochaines années et se concrétiser par l’arrivée de QPU intégrés et reliés par des réseaux quantiques. Un autre axe de recherche d’Oxford Ionics.
