Des qubits à longue durée de vie portent l'internet quantique à 2 000 km.

Informatique

Équipe éditoriale du site web sur l'innovation technologique - 11/11/2025

Des cristaux de terres rares d'une pureté exceptionnelle, fabriqués grâce à une nouvelle technique qui garantit une longue et fructueuse durée de vie aux qubits. [Image : Jason Smith/UChicago]

Internet quantique

L'interconnexion des ordinateurs quantiques, nécessaire à la création de réseaux quantiques sécurisés et à haut débit, dont le futur internet quantique , repose sur la garantie du maintien de l'intrication quantique à travers les câbles à fibres optiques. Plus la durée d'intrication des atomes (et donc de la cohérence quantique réciproque) est longue, plus la distance de communication entre les ordinateurs quantiques est grande.

Actuellement, la distance maximale à laquelle deux ordinateurs quantiques peuvent communiquer via un câble à fibre optique est de quelques kilomètres.

Shobhit Gupta et ses collègues de l'Université de Chicago, aux États-Unis, ont alors mis de côté le matériel réseau – communication et amplification du signal – et se sont concentrés sur les qubits eux-mêmes, cherchant à renforcer leur interconnexion, c'est-à-dire à augmenter la durée pendant laquelle ils restent intriqués.

Ils sont parvenus à augmenter le temps de cohérence quantique d'atomes d'erbium individuels de 0,1 milliseconde à plus de 10 millisecondes, ce qui permettrait, avec le matériel actuel, de transmettre des signaux par fibre optique sur plus de 2 000 km. Dans un cas précis, l'interconnexion entre deux atomes a duré jusqu'à 24 millisecondes, ce qui, en théorie, permettrait aux ordinateurs quantiques de communiquer sur une distance impressionnante de 4 000 km. Toutefois, ce résultat reste exceptionnel.

« Pour la première fois, la technologie permettant de construire un internet quantique à l'échelle mondiale est à notre portée », a déclaré le professeur Tian Zhong, coordinateur de l'équipe.

Structure des qubits à longue durée de vie. [Image : Shobhit Gupta et al. - 10.1038/s41467-025-64780-6]

qubits à longue durée de vie

L'innovation ne résidait pas dans l'utilisation de matériaux nouveaux ou différents, mais dans la fabrication des dispositifs à partir des mêmes matériaux, mais selon une méthode différente. L'équipe a créé les cristaux dopés aux terres rares nécessaires à la génération d'intrication quantique grâce à une technique appelée épitaxie par jets moléculaires (EJM), au lieu de la méthode traditionnelle de Czochralski.

« La méthode traditionnelle de fabrication de ce matériau consiste essentiellement à faire fondre les ingrédients dans une casserole », explique Zhong, en faisant référence à la méthode Czochralski. « On ajoute les ingrédients dans les proportions exactes, puis on fait fondre le tout. Le mélange atteint des températures supérieures à 2 000 degrés Celsius et est refroidi lentement jusqu’à la formation d’un cristal. »

Pour transformer le cristal en composant informatique, il faut le « sculpter » chimiquement pour lui donner la forme requise. C'est un peu comme si un sculpteur partait d'un bloc de marbre et enlevait tout ce qui n'a pas sa place dans la statue.

L'épitaxie par jets moléculaires (EJM), en revanche, rappelle davantage l' impression 3D . Le matériau est pulvérisé, créant de fines couches successives, pour construire le cristal nécessaire à sa forme finale exacte, sans burin, sans marteau et sans ponçage, afin de maintenir l'analogie avec le sculpteur.

« Nous sommes partis de zéro et avons assemblé ce dispositif atome par atome », a déclaré Zhong. « La qualité ou la pureté de ce matériau est si élevée que les propriétés de cohérence quantique de ces atomes deviennent excellentes. »

L'équipe se prépare actuellement à tester concrètement ces qubits à longue durée de vie, ce qu'elle prévoit de faire à l'aide de bobines de 1 000 km de fibre optique. « Avant de déployer la fibre optique, par exemple, de Chicago à New York, nous allons la tester ici même, dans mon laboratoire », a déclaré Zhong.

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