Une méthode de sélection des meilleurs matériaux pour l’informatique quantique

Posté le 16 avril 2024
par Arnaud Moign dans Matériaux

L’informatique quantique repose sur des technologies radicalement différentes de celles présentes dans les ordinateurs classiques. Or, ces technologies impliquent l’utilisation de matériaux possédant des propriétés non conventionnelles encore mal connues, pour le stockage comme la transmission d’informations quantiques. Une équipe de chercheurs de l’université de l’Illinois propose une approche permettant de sélectionner les meilleurs matériaux potentiels.

Pour faire office de candidat à la manipulation d’informations quantiques, un matériau doit présenter des propriétés électriques et optiques très particulières. L’utilisation d’ions d’éléments de terres rares, notamment l’ion europium Eu³⁺, fait ainsi partie de ces solutions potentielles, explorées par les deux chercheurs américains.

Comment choisir les bons matériaux pour l’informatique quantique ?

Dans un communiqué de presse publié sur le site de l’université, Daniel Shoemaker, co-auteur de l’étude, exprime toute la difficulté du choix des matériaux dans ce domaine émergent :

« Normalement, dans le domaine de l’ingénierie des matériaux, on peut consulter une base de données et trouver le matériau connu qui devrait convenir à une application particulière. Par exemple, des personnes ont travaillé pendant plus de 200 ans pour trouver des matériaux légers et résistants pour différents véhicules. Mais dans le domaine de l’informatique quantique, nous n’y travaillons que depuis une ou deux décennies, de sorte que la population de matériaux est en fait très réduite et que l’on se retrouve rapidement en territoire chimique inconnu. »

En ce qui concerne les « propriétés quantiques des matériaux », tout le travail reste donc à faire, ce qui rend la phase de choix particulièrement complexe ! Pour tenter de résoudre cet épineux problème, les deux chercheurs américains proposent ainsi d’utiliser une méthode appelée Théorie de la fonctionnelle de la densité, aussi appelée méthode DFT.

Les calculs réalisés par cette méthode leur ont ainsi permis d’identifier des composés d’europium pouvant faire office de plate-forme de mémoire quantique.

De la sélection du bon candidat à sa synthèse

Dans le papier publié dans le Journal of the American Chemical Society (ACS), les chercheurs expliquent que la méthode DFT leur a permis de sélectionner plusieurs candidats, dont l’halogénure de pérovskite double Cs₂NaEuF₆, qui présente l’avantage d’être stable dans l’air. Par ailleurs, les chercheurs ne se sont pas contentés de le sélectionner, puisqu’ils ont également été les premiers à le synthétiser.

D’autres matériaux potentiels ont également été listés comme candidats, mais le plus important est probablement la méthode en elle-même, puisque les chercheurs ont prouvé qu’il était à la fois possible de prédire les composants stables et de les synthétiser.

L’informatique quantique, s’oriente vers le Quantum as a Service

Bien qu’émergente, l’informatique quantique entre désormais en phase de démocratisation, puisque le monde industriel et académique a désormais accès a cette technologie révolutionnaire, via un service de cloud computing appelé Quantum as a Service ou QAAS.

Le 18 mars 2024, le spécialiste français du cloud computing OVH a ainsi inauguré son premier ordinateur quantique, acquis un an plus tôt. Cette machine, appelée MosaiQ, a été développée par la start-up française Quandela qui a ni plus ni moins pour ambition de démocratiser l’accès au calcul quantique pour l’industrie, la recherche et la communauté académique.

Enfin, OVHcloud va prochainement lancer un programme éducatif à destination des étudiants qui leur donnera accès aux différentes technologies quantiques proposées par Quandela, mais aussi Pasqal, C12, Eviden et Alice&Bob.

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