Depuis 1982, date à laquelle Richard Feynman a proposé pour la première fois l’idée de l’informatique quantique, celle-ci est devenue un nouveau domaine d’intérêt qui suscite une course aux performances entre différents protagonistes. Dans le cadre de ces recherches, Intel vient d’annoncer Horse Ridge II, la puce de contrôle cryogénique de deuxième génération. S’appuyant sur les innovations du contrôleur Horse Ridge de première génération introduit en 2019, Horse Ridge II prend en charge des capacités améliorées et des niveaux d’intégration plus élevés pour un contrôle "plus élégant" du système quantique. Les nouvelles fonctions comprennent la capacité de manipuler et de lire les états des qubits et de contrôler le potentiel de plusieurs portes nécessaires pour enchevêtrer plusieurs qubits.
Cette ultime itération du contrôleur de qubits constitue une avancée importante pour rationaliser la complexité du câblage de contrôle des systèmes quantiques et apporter des fonctions de contrôle clés pour le fonctionnement des ordinateurs quantiques dans le réfrigérateur cryogénique, aussi près que possible des qubits eux-mêmes. En effet, les systèmes quantiques utilisent de l’électronique à température ambiante avec de nombreux câbles coaxiaux qui sont acheminés vers la puce de qubit à l’intérieur d’un réfrigérateur à dilution.
Un système sur puce hautement intégré
Cette approche ne permet pas d’atteindre un grand nombre de qubits en raison du facteur de forme, du coût, de la consommation d’énergie et de la charge thermique du réfrigérateur. Avec le Horse Ridge original, Intel a fait le premier pas pour relever ce défi en simplifiant radicalement le besoin de plusieurs baies d’équipement et de milliers de fils entrant et sortant du réfrigérateur pour faire fonctionner la machine quantique. Intel a remplacé ces instruments encombrants par un système sur puce (SoC) hautement intégré qui simplifie la conception du système et utilise des techniques sophistiquées de traitement des signaux pour accélérer le temps de mise en route, améliorer les performances en qubits et permettre à l’équipe d’ingénieurs de mettre efficacement à l’échelle le système quantique pour obtenir des nombres de qubits plus importants.
Intel a travaillé avec l’université technique de Delft aux Pays-Bas sur cette technologie, dans le but de la faire descendre au point où le contrôleur peut être co-packagé avec les qubits. Cela permettrait de réduire considérablement la taille des ordinateurs quantiques. L’équipe néerlandaise a travaillé sur le contrôleur original de 128 qubits de Horse Ridge qui utilisait une SRAM de 180 kbits pour le stockage de l’enveloppe, un modulateur polaire numérique, un DAC I/Q de 1-GSa/s de 10 bits et un frontal RF à large bande. L’équipe étudie actuellement une conception RF plus performante et des moyens de faire passer la température de 3K à moins de 1,5 K.
Bien que le concept d’informatique quantique ait été présenté il y a plus de 30 ans, il est toujours considéré comme expérimental et plusieurs sujets sont ouverts à la recherche. À voir le dispositif mis en place par Intel pour ce contrôleur quantique cryogénique, on se dit que l’ordinateur quantique est encore plus proche du stade expérimental que du produit fini.
Mais, si l’on considère l’histoire de l’informatique, il en a toujours été ainsi. L’ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) le premier ordinateur de l’histoire construit en 1945 après la machine de Turing, avait la même apparence : une machinerie gigantesque et complexe. Mais de là à imaginer un ordinateur quantique dans le format d’un ordinateur de bureau, le chemin est encore long.
