Tunnel Falls, Intel annonce une nouvelle puce de recherche quantique de 12 qubits

Intel annonce la sortie de sa toute nouvelle puce de recherche quantique, Tunnel Falls, une puce en silicium de 12 qubits, et met cette puce à la disposition de la communauté de recherche sur l’informatique quantique. Intel collabore avec le Laboratoire de Sciences Physiques (LPS) de l’Université du Maryland, le College Park’s Qubit Collaboratory (LQC), un centre de recherche de niveau national en Sciences de l’Information Quantique (QIS), pour faire avancer la recherche sur l’informatique quantique.

Jim Clarke, directeur du matériel quantique, Intel

Tunnel Falls est la puce de qubit de spin en silicium la plus avancée d’Intel à ce jour et s’appuie sur des décennies d’expertise en matière de conception et de fabrication de transistors. La sortie de cette nouvelle puce est la prochaine étape de la stratégie à long terme d’Intel visant à construire un système d’informatique quantique commercial complet. Bien qu’il reste encore des questions et des défis fondamentaux à résoudre sur la trajectoire d’un ordinateur quantique tolérant aux pannes, la communauté universitaire peut désormais explorer cette technologie et accélérer le développement de la recherche.

Pourquoi c’est important

À l’heure actuelle, les établissements universitaires ne disposent pas d’équipements de fabrication à haut volume comme Intel. Avec Tunnel Falls, les chercheurs peuvent immédiatement commencer à travailler sur des expériences et des recherches au lieu d’essayer de fabriquer leurs propres dispositifs. Par conséquent, un plus large éventail d’expérimentations devient possible, y compris l’apprentissage des principes fondamentaux des qubits et des points quantiques ainsi que le développement de nouvelles techniques pour travailler avec des dispositifs à qubits multiples.

Pour y remédier, Intel collabore avec le LQC dans le cadre du programme Qubits for Computing Foundry (QCF) du Bureau de recherche de l’armée américaine afin de fournir la nouvelle puce quantique d’Intel aux laboratoires de recherche. La collaboration avec le LQC contribuera à démocratiser les qubits de spin en silicium en permettant aux chercheurs d’acquérir une expérience pratique en travaillant avec des réseaux à grande échelle de ces qubits. L’initiative vise à renforcer le développement des talents, à ouvrir les portes à de nouvelles recherches quantiques et à développer l’écosystème quantique dans son ensemble.

Les premiers laboratoires quantiques à participer au programme sont le LPS, les Sandia National Laboratories, l’Université de Rochester et l’Université de Wisconsin-Madison. Le LQC collaborera avec Intel pour mettre Tunnel Falls à la disposition d’autres universités et laboratoires de recherche. Les informations recueillies lors de ces expériences seront partagées avec la communauté afin de faire progresser la recherche quantique et d’aider Intel à améliorer les performances et l’évolutivité des qubits.

Charles Tahan, chef de la science de l’information quantique au LPS déclare

Le LPS Qubit Collaboratory, en partenariat avec le Bureau de Recherches de l’Armée américaine, cherche à relever les défis difficiles auxquels est confronté le développement des qubits et à former la prochaine génération de scientifiques qui créeront les qubits de demain. La participation d’Intel est une étape majeure dans la démocratisation de l’exploration des qubits de spin et de leurs promesses pour le traitement de l’information quantique. Elle illustre la mission du LQC qui consiste à réunir l’industrie, les universités, les laboratoires nationaux et le gouvernement.

Dr Dwight Luhman, membre éminent du personnel technique des Sandia National Laboratories déclare

Le Sandia National Laboratories est ravis de recevoir la puce Tunnel Falls. Ce dispositif est une plateforme flexible qui permet aux chercheurs quantiques de Sandia de comparer directement différents encodages de qubits et de développer de nouveaux modes de fonctionnement des qubits, ce qui n’était pas possible auparavant. Ce niveau de sophistication nous permet d’innover en matière d’opérations et d’algorithmes quantiques dans le régime multiqubit et d’accélérer notre taux d’apprentissage dans les systèmes quantiques basés sur le silicium. La fiabilité attendue de Tunnel Falls permettra également à Sandia d’intégrer et de former rapidement de nouveaux employés travaillant sur les technologies des qubits de silicium.

Mark A. Eriksson, directeur du département et professeur de physique John Bardeen, département de physique de l’Université du Wisconsin-Madison, a déclaré

Les chercheurs de l’Université du Wisconsin- Madison, qui ont investi pendant deux décennies dans le développement de qubits en silicium, sont très heureux de participer au lancement du LQC. La possibilité pour les étudiants de travailler avec des appareils industriels, qui bénéficient de l’expertise et de l’infrastructure microélectronique d’Intel, ouvre des perspectives importantes tant pour les avancées techniques que pour l’éducation et le développement de la main-d’œuvre.

À propos de Tunnel Falls.

Tunnel Falls est le premier dispositif de qubit de spin en silicium d’Intel mis à la disposition de la communauté des chercheurs. Fabriqué sur des galettes de 300 millimètres dans l’usine de fabrication D1, le dispositif à 12 qubits tire parti des capacités de fabrication industrielle de transistors les plus avancées d’Intel, telles que la lithographie dans l’ultraviolet extrême (EUV) et les techniques de traitement des grilles et des contacts. Dans les qubits de spin en silicium, l’information (le 0/1) est codée dans le spin (haut/bas) d’un seul électron. Chaque dispositif de qubit est essentiellement un transistor à électron unique, ce qui permet à Intel de le fabriquer en utilisant un flux similaire à celui utilisé dans une ligne de traitement logique CMOS (complementary metal oxide semiconductor) standard.

Intel estime que les qubits de spin en silicium sont supérieurs aux autres technologies de qubits en raison de leur synergie avec les transistors de pointe. De la taille d’un transistor, ils sont jusqu’à un million de fois plus petits que les autres types de qubits mesurant environ 50 nanomètres carrés, ce qui permet potentiellement une mise à l’échelle efficace. Selon Nature Electronics, “le silicium pourrait être la plate-forme la plus prometteuse pour l’informatique quantique à grande échelle“.

En même temps, l’utilisation de lignes de fabrication CMOS avancées permet à Intel d’utiliser des techniques de contrôle de processus innovantes pour améliorer le rendement et la performance. Par exemple, le dispositif à 12 qubits de Tunnel Falls a un taux de rendement de 95 % sur l’ensemble de la galette et une uniformité de tension similaire à celle d’un processus logique CMOS, et chaque galette fournit plus de 24 000 dispositifs à points quantiques. Ces puces à 12 points peuvent former de quatre à douze qubits qui peuvent être isolés et utilisés simultanément dans des opérations, en fonction de la manière dont l’université ou le laboratoire exploite ses systèmes.

Prochaines étapes : Intel travaillera en permanence à l’amélioration des performances de Tunnel Falls et l’intégrera dans sa pile quantique complète avec le kit de développement logiciel (SDK) Intel Quantum. En outre, Intel développe déjà sa puce quantique de prochaine génération basée sur Tunnel Falls ; sa sortie est prévue pour 2024. À l’avenir, Intel prévoit de s’associer à d’autres institutions de recherche dans le monde entier pour construire l’écosystème quantique.