Jülich met en service un ordinateur quantique à pièges d'ions

Le Forschungszentrum Jülich a officiellement mis en service l'ordinateur quantique JION, sigle de « Jülich trapped-ION quantum computer ». C'est un appareil numérique à portes logiques, basé sur la technologie des pièges d'ions. Hendrik Wüst, ministre-président de Rhénanie-du-Nord-Westphalie, a qualifié cette mise en service de jalon technique.

Comment fonctionnent les pièges d'ions

Plusieurs approches coexistent dans le calcul quantique, dont les pièges d'ions. L'information y est portée par des atomes chargés électriquement, maintenus dans des pièges électromagnétiques. Les qubits de JION sont des atomes d'ytterbium ionisés. Des champs électromagnétiques les retiennent dans le vide et permettent de les contrôler pour effectuer des calculs. Cette solution diffère des circuits supraconducteurs, notamment par l'échelle et les conditions de fonctionnement.

État actuel et projets

L'installation est opérationnelle, mais elle continue d'être étendue. Au départ, seuls quelques qubits sont disponibles. L'objectif est d'en disposer de dix d'ici la mi-2027. Le fournisseur est Eleqtron, une entreprise de Siegen créée en 2020 comme spin-off de l'université de Siegen. En 2024, la société a construit, avec des partenaires, le démonstrateur QSea pour le Centre allemand pour l'aéronautique et l'espace, à Hambourg.

Pour piloter les qubits de JION, l'installation utilise la technique MAGIC, développée à Siegen. Il s'agit d'un couplage induit par gradient magnétique. Des micro-ondes et des différences de champ magnétique créées volontairement commandent les qubits individuellement et les relient directement. Cette méthode sera également employée à l'avenir dans des systèmes quantiques plus grands et plus performants.

JION a été réalisé dans le cadre du partenariat de développement pour les pièges d'ions en Rhénanie-du-Nord-Westphalie (EPIQ). Il doit servir à des applications industrielles et scientifiques : tâches d'optimisation en logistique, dans les transports et en génie des procédés, ainsi qu'en physique, chimie, biologie, médecine, science des matériaux et apprentissage automatique. Le système sera intégré à l'infrastructure utilisateur JUNIQ, qui regroupe l'accès à différents systèmes quantiques et les relie aux superordinateurs du centre. Certaines opérations de calcul des superordinateurs classiques pourront ainsi être déléguées aux systèmes quantiques.

Financement et prochaine étape

Lors de la mise en service, Wüst a transmis à Eleqtron la décision de financement du projet SQALING, dédié au calcul quantique évolutif en Rhénanie-du-Nord-Westphalie. Ce projet de développement autonome de la start-up doit recevoir du Land jusqu'à environ 25 millions d'euros, provenant de fonds de l'Union européenne dans le programme EFRE/JTF. L'objectif est de transposer la technique des pièges d'ions sur des plateformes de calcul quantique évolutives à base de puces. 35 millions d'euros supplémentaires alimenteront le nouveau projet Q-STAR.NRW. Sa mission : l'achat et l'intégration d'un ordinateur quantique supraconducteur évolutif dans JUNIQ. Le système prévu doit compter jusqu'à 200 qubits.