Comment la startup 🇫🇷 C12 Quantum Electronics synthétise des qubits, les composants des futurs ordinateurs quantiques, avec des nanotubes de carbone 12, au coeur de Paris. C'est la seule entreprise au monde à maîtriser cette technique. En plein Paris, une usine d’un nouveau genre tourne à plein régime depuis... quelques mois : une fabrique de bits quantiques. Ces curieux objets sont le cœur d’une rupture technologique explorée par les plus grandes entreprises de l’informatique (IBM, Google, Microsoft, Amazon…), qui cherchent à construire des ordinateurs quantiques. Dans ses locaux du 5e arrondissement, les équipes s'activent. « Nous n’avons pas choisi ce lieu au hasard. Il est près du laboratoire de l’Ecole normale supérieure où les idées-clés ont été découvertes. Mais surtout il y a peu de vibrations et de perturbations électromagnétiques », souligne Pierre Desjardins, PDG de l’entreprise, frère jumeau de son cofondateur, Matthieu, le directeur technique. Les bits quantiques sont en effet des objets microscopiques fragiles, qu’il convient de déranger le moins possible. Fabriquer ces qubits implique plusieurs étapes. Un escalier en colimaçon amène à la première, au premier sous-sol, dans un espace vitré. A l’intérieur, dans un four chauffant à 900 degrés, du méthane est introduit, ainsi que des pièces métalliques en forme de peigne, dont les dents sont imprégnées d’un catalyseur. Grâce à lui, sous l’effet de la chaleur, le gaz condense, créant un pont de carbone en forme de tube reliant deux dents : 30 micromètres de long pour 2 à 3 nanomètres de diamètre, en une heure de croissance environ. Le qubit émerge. Pierre Desjardins souligne un détail essentiel. « Le méthane que nous utilisons pour apporter du carbone est particulier. Il ne contient que l’isotope 12 du carbone, d’où le nom de l’entreprise. Le méthane naturel contient 98 % de carbone 12. Nous 99,99 %. » Une telle pureté évite les perturbations magnétiques apportées par les autres isotopes. Dans une pièce voisine dotée d’un laser puissant à l’intérieur, d’autres personnes « trient » les précieux nanotubes de carbone. Elles le font en éclairant au laser les échantillons contenant jusqu’à une dizaine de tubes afin d’en déterminer les caractéristiques physiques. Ces dernières influencent les propriétés électroniques du matériau et finalement la qualité du qubit. Etape encore artisanale, mais plus pour très longtemps : « Nous tendons de plus en plus à l’automatisation de cette tâche, qui prend encore quelques heures. » L’opérateur qui vient de repérer les « bons » et les « mauvais » tubes, doit les apporter à l’étage en dessous, par un escalier métallique assez étroit. Dans cette nouvelle pièce, un ingénieur coiffé d’une charlotte et vêtu d’une blouse dépose le « bon » nanotube sur un support en silicium gravé de diverses connexions. Une étape-clé : « L’intégration du nanotube sur la puce est la clé de la réussite. » Sans révéler les secrets industriels, le patron explique que les deux pieds du nanotube sont « coupés » en faisant passer un fort courant électrique à leur niveau. Le tube se trouve alors suspendu entre deux supports en silicium. Mais ce n’est qu’un fil conducteur, pas encore un qubit. Celui-ci apparaît finalement grâce aux autres fils gravés sur la puce. En générant de faibles champs électromagnétiques, ils piègent, comme une bille au fond d’un bol, un seul électron dans le nanotube. Cet électron sera comme un enfant sur une balançoire, particulièrement acrobatique. Il est capable d’osciller la tête en bas, ou en haut, mais surtout les deux à la fois. Sa « tête » est en fait l’analogue de l’aiguille d’un aimant. Voilà le fameux qubit : un système capable d’être dans deux états simultanément. A la fois 0 et 1, pour utiliser les termes de l’informatique classique, qui codent toute l’information dans nos ordinateurs. Avec son approche, la startup espère faire la différence sur un marché de l’informatique quantique qui est entré dans une nouvelle dimension ces dernières années, notamment sur fond de course à la suprématie quantique entre des mastodontes comme Google et IBM. C12 entend notamment s’appuyer sur sa nouvelle levée de fonds pour réaliser une opération quantique particulièrement ambitieuse être deux qubits distants. « Dans notre architecture, nous avons fait en sorte que les qubits puissent être mis n’importe où sur une puce quantique. C’est un jalon significatif pour notre technologie. Dans la roadmap technique d’IBM, l’une des étapes mentionnées est de travailler sur une architecture de ce type. Nous contrôlons nos qubits de la même manière qu’IBM. » Sources : - - -show more

Aymeric Pontier

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