L’IRT Nanoelec va fédérer un ensemble de partenaires pour accélérer l’avènement de l’ordinateur quantique. Il s’agit de préparer le passage à l’échelle des systèmes de contrôle des qubits et de définir des technologies de contrôle-commande de l’ordinateur. A partir de 2024, ce programme de R&D mobilise 65 millions d’euros sur six ans.
L’ordinateur quantique, en réalisant ses opérations sur des qubits dont les deux états quantiques sont superposés, doit permettre de représenter un grand nombre d’états possibles avec un nombre limité de qubits. Un tel système permettra de traiter simultanément plusieurs valeurs, et donc d’accélérer significativement certains traitements par rapport à l’ordinateur dit classique.
Il pourra donc être appliqué à la résolution de problèmes complexes, difficiles voire impossibles à résoudre par un ordinateur classique, dans de nombreux domaines applicatifs, notamment la résolution de problèmes d’optimisation combinatoire et/ou exigeant d’immenses capacités de calculs : par exemple, dans les domaines de la logistique, de la finance, pour développer des modèles de prévisions météorologiques et des services climatiques, les applications et la maîtrise de l’intelligence artificielle, concevoir de nouveaux matériaux ou encore modéliser de réactions chimiques à l’échelle moléculaire pour mettre au point de nouveaux médicaments,.
Pour atteindre de telles capacités de calcul, il faut disposer d’ordinateurs quantiques comportant un nombre important de qubits intriqués et dont l’erreur de calcul de chaque opération élémentaire est faible. Deux grands défis se présentent aux technologues chargés d’imaginer l’ordinateur de demain exploitant les propriétés de la physique quantiques :
- la capacité à fabriquer de façon fiable des qubits (unités de base du calcul) en ayant recourt à des procédés de production de masse, peu couteux à l’unité ;
- la capacité à piloter les qubits avec une interface homme-machine ergonomique.
Structurer tout de suite la chaine de valeur technologique
Lancé par le Gouvernement français dans le cadre de sa Stratégie nationale sur les technologies quantiques, le Grand Defi LSQ vise à lever des verrous au « passage à l’échelle » des qubits à l’état solide nécessaires à l’avènement de calculateur LSQ. Le passage à l’échelle s’entend par la capacité à se doter de procédés industriels pour disposer et contrôler en masse des qubits de calcul quantique standardisés et fiables.
Pour structurer dès à présent la chaine de valeur technologique des acteurs nécessaire à l’émergence de ces procédés industriels, Nanoelec lance un programme inédit dédié au LSQ. L’objectif est de faire la démonstration d’une chaîne de contrôle de commande qui valide la capacité à piloter, dans le futur, un ordinateur quantique doté d’un grand nombre de qubit.
Le programme Q-Loop de Nanoelec est focalisé sur le développement de la chaine de contrôle et de programmation des qubits. Il rassemble des acteurs très différents et complémentaires sur la chaine de valeur nécessaire à la production et au maintien, à terme, des composants du contrôle commande de l’ordinateur quantique. Il instaure une collaboration forte entre des industriels clés de la filière semi-conducteur, des centres d’excellence R&D en électronique quantique et des acteurs émergeants du domaine quantique. Il associe des partenaires déjà membres de l’IRT Nanoelec.
Ensemble, ces acteurs vont relever des défis technologiques en particulier des solutions innovantes d’électronique, de photonique intégrée et de technologies d’empilement et de packaging 3D compatibles de fonctionnement à température cryogénique ainsi que des solutions logicielles de correction d’erreur temps réelles implémentées sur architecture matérielle- et les coupler avec une capacité de transfert accélérée de la R&D à l’industrie.
Inscrit en marge du développement des technologies de qubits en elles-mêmes, le programme Q-Loop permettra de doter la France de la maîtrise des futures chaines de production d’ordinateurs quantiques. Il est financé par France 2030 et des apports industriels à hauteur de plus de 65 millions d’euros, sur six ans à partir de 2024.