C’est l’une des petites dernières du quantique français. Créée début 2022 à partir de travaux issus de l'illustre laboratoire Kastler Brossel (LKB), Welinq a discrètement fait son nid. Hébergée au campus Pierre et Marie Curie de Sorbonne Université, à Paris, elle a sécurisé un financement de 5 millions d’euros, emploie six personnes et ambitionne de doubler ses effectifs d’ici la fin de l’année. Discrète, mais loin d’être une inconnue, la pépite s’est déjà fait un nom dans ce petit milieu. Sa présence à Viva Tech, du 14 au 17 juin, aux côtés d’autres start-up du CNRS, ne fait que confirmer son éclosion.
L'entreprise ne développe pas une énième technologie de qubits. Sa solution, basée un dispositif dit de mémoire quantique, doit permettre de connecter différents ordinateurs quantiques entre eux. Plus précisément, elle permet à deux processeurs quantiques d’échanger des qubits sans altérer leur état quantique. Ce qui peut paraître peu de chose cache un potentiel immense : relier de la sorte des calculateurs quantiques pourrait permettre d’en agréger les ressources de calcul. Et, peut-être, de contourner les verrous à la création d’un processeur quantique de grande échelle pour atteindre plus vite un avantage quantique.
Téléportation quantique
«Notre dispositif de mémoire quantique récupère des photons envoyés par un processeur, ou autre, et permet de les conserver et de les relâcher à la demande, présente Tom Darras, PDG et cofondateur de Welinq. Nous avons construit autour de cette technologie une solution d’interconnexion optique, dotée d’une couche logicielle, pour relier les dispositifs de nos clients.» Ces clients seront, à terme, des fabricants et utilisateurs de calculateurs quantiques.
La solution se base sur le phénomène dit de téléportation quantique, qui permet d’effectuer un transfert d’intrication entre différentes particules. Illustration : deux processeurs envoient chacun un photon dans le dispositif. Chaque photon est intriqué avec un qubit du processeur, cela signifie qu’il partage son état quantique. Le transfert d’intrication permet alors de passer d’une intrication entre un photon et un qubit à une intrication entre deux qubits, donc de relier les états quantiques de deux qubits issus de calculateurs différents.
Cela avec une petite subtilité. «Notre mémoire quantique n’est pas un dispositif optique, pointe Tom Darras. Il repose sur l’utilisation d’atomes neutres, de rubidium, les mêmes que ceux utilisés dans le calculateur de Pasqal.» Le dispositif transfert ainsi l’information de la lumière reçue dans un atome, manipulé par des lasers, pour effectuer son transfert d’intrication. Avant de convertir en sens inverse l’information des atomes en photons pour communiquer avec les processeurs.
Reste désormais aux fabricants de processeurs à développer une méthode permettant de convertir les états quantiques de leurs qubits en photons. Pas une mince affaire. Même un défi qui «prendra des années», selon le vice-président d’IBM Quantum Jay Gambetta. «Toutes les feuilles de route visent une interconnexion optique ; physiquement, rien n’empêche de le faire, affirme pour sa part Tom Darras. Nous avons monté des partenariats avec différents fabricants de processeurs pour que notre solution soit compatible avec des qubits photoniques, à atomes froids, à ions piégés et supraconducteurs.»
20 ans de recherche
Fondée sur la combinaison de la mémoire et la téléportation quantique, la technologie de Welinq se base sur près de 20 ans de recherche menées par le CNRS au LKB. «L’équipe de Julien Laurat a beaucoup travaillé pour améliorer l’efficacité de la mémoire, jusqu’à obtenir en 2020 des performances inégalées au niveau mondial», rappelle Tom Darras.
«Je faisais ma thèse au LKB sur la téléportation quantique et le transfert d’intrication, mais sans utiliser de mémoire quantique et avec un taux de succès limité, raconte-t-il. L’équipe de Julien Laurat et Eleni Diamanti a réalisé son record mondial pendant ma thèse et nous avons eu l’idée d’utiliser la mémoire quantique pour améliorer les chances de réussir les transferts d’intrication.» Stocker les particules pour les envoyer simultanément dans le dispositif permet alors de décupler le taux de succès de ses expériences.
S’en suit une formation à l’entrepreneuriat, notamment via le programme du CNRS, et – quelques mois à peine après sa soutenance de doctorat – le chercheur devient entrepreneur avec la création de l’entreprise en janvier 2022. Depuis, l’équipe «a bien avancé», relate-t-il. «Tout le design est fait, nous attendons la livraison de nos sous-composants pour assembler à l’été notre premier dispositif, puis réaliser de premières caractérisations pour avoir des indications de performance d’ici fin 2023, précise l’entrepreneur. Avec l’objectif de sortir une première mémoire quantique avant la fin 2024, soit deux ans après notre levée de fonds.»
Une vitesse de développement que le chercheur explique par «le fait que nous ne sommes pas les premiers à nous lancer dans le développement d’un produit basé sur des atomes froids». Il cite notamment les gravimètres quantiques développés par Muquans (rachetée en 2021 par Exail, ex-iXblue) ou encore le processeur de Pasqal.
«Exail est notre fournisseur de systèmes lasers, cela nous permet d’aller vite car une fois que nous avons réalisé l’architecture du système, ils nous livrent un produit aux standards industriels, loue Tom Darras. Certains de nos concurrents, notamment aux Etats-Unis, rencontrent des problèmes d’approvisionnement sur la partie laser, ce que l’on n’a pas en France.» Avec l’excellence académique, l’autre atout compétitif de la France dans la course au quantique pourrait ainsi être son tissu industriel.
