Immatriculée en mars 2021, la deeptech française Crystal Quantum Computing, qui projette de réaliser un ordinateur quantique, n’a fait que très peu parler d’elle jusqu’à présent. « Le temps de me former à l’entreprenariat », indique Quentin Bodart, son dirigeant et cofondateur, qui a notamment participé au développement du gravimètre quantique absolu au laboratoire Syrte (observatoire de Paris), après un doctorat à l’université de la Sorbonne.
Plusieurs deeptechs tricolores – Pasqal, Quandela et d’autres - nourrissent la même ambition. Mais Crystal Quantum Computing se distingue par sa technologie de qubit : les ions piégés, autrement dit des ions « emprisonnés » dans une cavité tapissée d’électrodes. C’est une première en France. A l’étranger, IonQ, Quantinuum ou encore Oxford Ionics ont mis le pied à l’étrier sur le sujet depuis plusieurs années.
A tel point qu’IonQ offre un accès cloud à une machine de 36 qubits, tandis que Quantinuum a annoncé en juin dernier un ordinateur de 56 qubits. Un record dans le domaine des ions piégés.
Maintenir fidélité et rapidité
Crystal Quantum Computing, dont la première porte logique « performante » à deux qubits adviendrait en 2028, part donc avec un train de retard. Mais Quentin Bodart se veut optimiste car il parie sur une technologie novatrice : les ions piégés de Rydberg.
C’est le fruit de ses travaux précédents sur le calcul quantique, à l’université de Stockholm puis à l’université du Sussex, et de techniques de piégeage et de refroidissement mises au point au laboratoire Matériaux et phénomènes quantiques, où travaille son associé Luca Guidoni, chercheur au CNRS.
« IonQ et Quantinuum utilisent des portes de Mölmer-Sörensen pour effectuer des opérations entre deux qubits avec un taux d’erreur très faible (la fidélité est de l’ordre de 99,9%, ndlr), explique Quentin Bodart. Mais, si l’on veut conserver le même niveau de fidélité sur plusieurs dizaines de portes, les opérations d’intrication commencent à ralentir. La durée des intrications de Rydberg, elle, est rapide et demeure à 700 nanosecondes, quel que soit le nombre d’ions intriqués. »
Plus facile à contrôler qu'un atome froid
La notion de Rydberg rappelle la technologie à atomes neutres de Pasqal. A raison, puisqu’il s’agit également de porter un électron de la couche électronique périphérique à un état hautement excité – le nombre quantique principal devient alors très élevé.
« A la différence que notre atome, le strontium, a déjà perdu un électron (la préparation fait intervenir des lasers, ndlr), souligne Quentin Bodart. C’est le deuxième électron de la couche externe qui est porté dans un état de Rydberg. »
Une configuration qui serait plus stable. « Dans le cas de Pasqal, le piégeage doit être modifié chaque fois qu’il y a une opération sur les qubits, commente-t-il. Nos ions piégés sont plus faciles à contrôler. »
Objectif 99,8%
Pour cela, des lasers et des radiofréquences sont mis à contribution. « Les opérations à un qubit requièrent de l’infrarouge à 674 nanomètres, la différence entre les états 5s 1/2 et 4d 5/2, détaille-t-il. Pour les opérations à deux qubits, il faut envoyer simultanément une paire de photons ultraviolets pour porter les ions dans un état de Rydberg, 42 s 1/2 par exemple. En plus, des impulsions térahertz sont nécessaires pour faire osciller les dipôles ainsi formés et créer l’intrication. »
Tout cela doit se faire sous un vide très poussé, pour réduire le risque de collisions nuisant à la cohérence des qubits. « Les besoins en terme de froid existent mais pas autant que pour les qubits supraconducteurs, poursuit Quentin Bodart. Une température de 20 ou 30 K convient. »
Le chemin vers l’ordinateur quantique est encore long, cependant. « Nous réalisons actuellement le design de la puce, informe Quentin Bodart. On simule l’architecture. »
L’objectif est d’atteindre un taux de fidélité de 99,8% sur deux qubits en 2028. « Le taux de fidélité le plus élevé qu’on a démontré est 78%, mais on sait d’où viennent les bruits et comment les corriger pour arriver à 99,8%. Au-delà, ce n’est pas encore dans le cadre de ce que nous avons démontré dans une publication scientifique. »
Une levée de 2,4 millions d'euros attendue
Une fois effectué ce long travail sur la fidélité, les 100 qubits par piège seraient envisagés dès 2029. « Il faudra alors des centaines d’électrodes par piège, estime Quentin Bodart. C’est un des points que nous devrons résoudre avec notre R&D. »
L’idée, ensuite, serait d’intriquer ces différents pièges. Quentin Bodart évoque Welinq - l’intrication serait réalisée via des photons – et Universal Quantum, dont la technique du « shuttling » consiste à expédier des ions d’un piège à l’autre.
Mais rien de tout cela n'arrivera sans financement. Une première levée de fonds de 2,4 millions est espérée ces prochains mois pour amorcer la pompe.
