Intel a publié sa nouvelle puce axée sur la recherche quantique, Tunnel Falls, son premier dispositif qubit de spin en silicium, qu’il a mis à la disposition de la communauté universitaire pour explorer cette technologie et accélérer le développement de la recherche.
Un qubit (ou bit quantique) est l’unité d’information de base en informatique quantique. Alors qu’un bit ne peut représenter qu’une seule valeur binaire – c’est-à-dire 0 ou 1 – le qubit peut représenter un 0, un 1 ou n’importe quel rapport de 0 et 1 dans la superposition des deux états.
De cette manière, il permet aux algorithmes quantiques de traiter les informations dans un temps beaucoup plus court que le temps requis par un système classique. Pour cette raison, l’informatique quantique est utilisée pour effectuer des découvertes dans différents domaines tels que les soins de santé, l’énergie ou les systèmes environnementaux.
Dans ce cadre, Intel a lancé Tunnel Falls qui, comme décrit dans un communiqué, est le premier dispositif qubit de spin en silicium de la société. Plus précisément, il s’agit d’une puce de silicium de 12 qubits fabriquée sur des tranches de 300 millimètres dans l’usine de fabrication D1.
Cet appareil tire parti des capacités de fabrication de transistors industriels les plus avancées d’Intel, avec des technologies telles que la lithographie aux ultraviolets extrêmes (EUV) et les techniques de traitement de grille et de contact.
Comme l’explique Intel, dans le cas des qubits de spin en silicium, les informations – les 0 et les 1 – sont codées dans le spin (vers le haut ou vers le bas) d’un seul électron. Cela se traduit par le fait que chaque dispositif qubit est « essentiellement un transistor à un seul électron ». En conséquence, Intel peut le fabriquer en utilisant un flux similaire à celui utilisé dans une chaîne de traitement logique CMOS (Complementary Metal Oxyde Semiconductor).
De plus, un autre des avantages des qubits de spin en silicium est qu’ils surpassent les autres technologies de qubit pour « la synergie qu’ils offrent avec des transistors de pointe ». En effet, ils ont à peu près la taille d’un transistor et sont donc « jusqu’à un million de fois plus petits » que les autres types de qubits, qui mesurent environ 50 nanomètres carrés. La taille des qubits de spin en silicium permet ainsi une mise à l’échelle « plus efficace », selon Intel.
Suivant cette ligne, Intel bénéficie également de pouvoir utiliser des lignes de fabrication CMOS pour produire cette puce, car cela lui permet d’utiliser des techniques de contrôle de processus « innovantes » pour « améliorer les performances et les performances ».
En fait, dans le cas des chutes de tunnel de 12 qubits, un taux de débit de 95 % a été atteint sur la tranche, ainsi qu’une uniformité de tension ressemblant à celle des processus logiques CMOS. De plus, chaque plaquette fournit 24 000 dispositifs à points quantiques.
Pour toutes ces raisons, comme l’a déclaré le directeur de Quantum Hardware chez Intel, Jim Clarke, le lancement de la nouvelle puce est « la prochaine étape de la stratégie d’Intel visant à construire un système informatique quantique commercial complet ».
COLLABORATION AVEC LA COMMUNAUTÉ DE LA RECHERCHE QUANTIQUE
Intel a mis Tunnel Falls à la disposition de la communauté de la recherche quantique afin de promouvoir le développement de cette technologie, facilitant ainsi son investigation. Pour ce faire, l’entreprise collabore avec le Laboratoire des sciences physiques (LPS) de l’Université du Maryland et le Qubit Collaboratory (LQC) de College Park.
Comme le précise la technologie, les établissements universitaires ne disposent pas d’équipements de fabrication à grand volume comme Intel. En ce sens, en facilitant Tunnel Falls, les chercheurs peuvent commencer à travailler avec cette puce dans leurs projets d’informatique quantique, au lieu d’avoir à fabriquer la leur.
En conséquence, cette collaboration permet un plus large éventail d’expériences, en apprenant davantage sur les principes fondamentaux des qubits et des points quantiques, et en développant de nouvelles techniques pour travailler avec des dispositifs multi-qubits, selon Intel.
Plus précisément, Intel collabore avec LQC sur le programme Qubits for Computing Foundry (QCF) par le biais du US Army Office of Research. Cette coopération contribuera à démocratiser les qubits de spin en silicium en permettant aux chercheurs d’acquérir de l’expérience en travaillant avec cette technologie.
Les premiers laboratoires quantiques à participer au programme sont LPS, Sandia National Laboratories, l’Université de Rochester et l’Université du Wisconsin-Madison. Mais, en plus, LQC continue de travailler avec Intel pour apporter Tunnel Falls à d’autres universités et laboratoires de recherche. De même, les informations obtenues lors de ces enquêtes et expériences seront partagées avec la communauté afin que les progrès soient encore plus importants.
Pour sa part, le responsable des sciences de l’information quantique du LPS, Charles Tahan, a précisé que le LPS Qubit Collaboratory, en collaboration avec le bureau de recherche de l’armée, a l’intention de relever les «difficiles défis auxquels est confronté le développement du qubit». », ainsi que « développer la prochaine génération de scientifiques qui créeront les qubits de demain ».
De la même manière, Sandia National Laboratories a évalué la possibilité d’utiliser la puce Tunnel Falls. « L’appareil est une plate-forme flexible qui permet aux chercheurs quantiques de Sandia de comparer directement différents encodages de qubits et de développer de nouveaux modes de fonctionnement des qubits, ce qui n’était pas possible auparavant », a déclaré Dwight Luhman, Ph.D. et membre de l’équipe technique.
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