Des câbles s’emmêlent autour de miroirs, de lentilles, de tubes chromés et de bobines de cuivre. L’enchevêtrement trône sur une table à baldaquin, dans une pièce exiguë, sans fenêtre. Au-dessus, des écrans de contrôle affichent en basse définition chiffres et graphiques. Derrière ce bazar apparent règne un ordre absolu. Nous sommes face à l’ordinateur quantique de Pasqal, dans les locaux de l’Institut d’optique de Palaiseau (Essonne).
L’origine de la start-up remonte aux travaux fondateurs d’Alain Aspect, qui a démontré dans les années 1980 le phénomène d’intrication quantique – où deux particules liées possèdent le même état à chaque instant –, sur lequel reposent tous les calculateurs quantiques actuels. Créée en 2019 par les chercheurs Georges-Olivier Reymond, Thierry Lahaye et Antoine Browaeys, dont la thèse a été dirigée par le physicien, Pasqal est déjà un acteur incontournable de l’écosystème quantique. Sa technologie équipera dès 2023 les supercalculateurs du CEA Joliot-Curie et du centre de recherche allemand de Jülich. Et séduit les investisseurs. Le 8 juin, la pépite a annoncé sa première levée de fonds : 25 millions d'euros récoltés auprès notamment de Bpifrance, du fonds spécialisé Quantonation et du Conseil européen de l'innovation (EIC), "usine à licornes" du programme Horizon Europe.
Piège à atomes
Sur l’écran d’un ordinateur de bureau, apparaît un carré constitué d’une centaine de points. « Chacun représente un piège contenant un unique atome, explique Adrien Signoles, le directeur de la R & D. Chaque atome représente un qubit parfait. » Cette approche est celle des atomes neutres, ou froids, selon laquelle « les atomes sont piégés par des lasers et ne peuvent plus bouger, précise le scientifique. Ils sont comme gelés. » Équivalents quantiques des bits, les qubits sont les unités logiques des calculateurs qui exploitent les propriétés quantiques de la matière pour effectuer des calculs complexes. Ceux de Pasqal présentent un double avantage : ils sont naturellement identiques et n’exigent pas de cryogénisation. Contrairement aux qubits supraconducteurs d’IBM et de Google, qui fonctionnent à environ - 270 °C et qui, fabriqués par des procédés manuels, sont tous différents.
Le scientifique montre un tube chromé entouré de bobines de cuivre. « C’est par ce tuyau qu’arrivent les atomes de rubidium, les qubits, dans le cœur du système : une chambre à vide, explique-t-il. Là, ils sont piégés pour former une matrice de calcul. » Un autre laser modifie ensuite l’état quantique des particules pour résoudre des opérations. Indispensables, ces lasers sont aussi un facteur limitant. « Les pièges à atomes sont issus d’un seul laser, dont on divise le rayon, donc la puissance, autant de fois qu’il y a de qubits », expose Lucas Béguin, le directeur ingénierie et production de Pasqal.
Hervé Boutet Sur cet écran, chaque point correspond à un atome piégé par des lasers. Ces "atomes neutres" sont les qubits du processeur quantique (photo : Hervé Boutet).
Une limite que la pépite, qui vise les 1 000 qubits en 2023, repousse petit à petit. Elle a déjà maîtrisé 196 atomes pour effectuer la simulation d’un matériau antiferromagnétique, impossible à réaliser avec un calculateur conventionnel. Une démonstration de l’avantage quantique que seuls Google, la Chine et le CNRS ont aussi réalisée.
Une machine compacte
À l’étage inférieur, une pièce plus spacieuse accueille les prémices d’un centre de production. Exit la forêt de câbles du prototype. Là, une équipe conçoit la machine Pasqal telle qu’elle sera commercialisée. Pour l’instant, seul son squelette – un cube de deux mètres de hauteur et trois de longueur – trône au milieu d’une pièce quasiment vide. D’une valeur de plusieurs millions d’euros, ce premier modèle, qui sera fabriqué dans l’année, devrait être mis à disposition de partenaires sur le cloud. Les prochains seront installés dans des centres de calcul – comme ceux d’Atos, partenaire de la pépite – pour doper leurs performances et mener des recherches.
Plus compacte, déplaçable, la machine n’aura en apparence rien à voir avec son parent. « Nous avons remplacé les miroirs et les lentilles par des bancs optiques intégrés de quelques centimètres carrés », explique Lucas Béguin. Composé de trois modules dissociables – deux de contrôle et un cœur quantique – et doté d’une simple connexion ethernet, le calculateur pourra s’installer simplement. Et être mis à jour suivant les améliorations des composants. Cerise sur le gâteau, il consomme moins d’électricité qu’un rack de calcul intensif.
Hervé Boutet Maquette de la version commerciale du calculateur qui équipera des centres de calcul (photo : Hervé Boutet).
De quoi séduire des clients industriels, qui voient dans cette technologie l’opportunité de résoudre des problèmes complexes. Sans avoir encore acheté de machine, EDF utilise déjà les atomes froids de Pasqal pour optimiser la recharge de flottes de voitures électriques. Ce premier client devrait en appeler d’autres. Pour s’y préparer, Pasqal prévoit de passer de 15 à 30 salariés d’ici à l’année prochaine. Sa première levée de fonds devrait lui faciliter la tâche.
