Une technologie révolutionnaire permet de réaliser des simulations quantiques sur votre ordinateur de bureau
La simulation quantique est un outil essentiel pour résoudre des problèmes complexes dans les domaines de la physique, de la chimie et de l’ingénierie, mais les systèmes traditionnels nécessitent des ressources massives et des conditions extrêmes. Le projet EPIQUS, financé par l’UE, a franchi une étape décisive en mettant au point un simulateur quantique compact, basé sur le silicium et fonctionnant à température ambiante.
Lever les obstacles de la simulation quantique
Les simulateurs quantiques photoniques permettent aux chercheurs de modéliser des scénarios réels sans les risques ou les coûts associés aux expériences physiques. Cependant, l’intégration de la photonique et de l’électronique dans une seule puce pose des défis importants. «Le silicium est le matériau de base pour les circuits photoniques à faibles pertes et les photodétecteurs à haut rendement. Cependant, à une longueur d’onde donnée, une seule puce de silicium ne peut pas faire office à la fois de circuit de guidage d’ondes optiques et de détecteur absorbant», explique Mher Ghulinyan, coordinateur du projet EPIQUS. Pour y remédier, EPIQUS a combiné des fonctionnalités microélectroniques du silicium et des fonctionnalités de photonique quantique en nitrure de silicium, créant ainsi une plateforme révolutionnaire. Le résultat est un simulateur quantique à température ambiante avec des détecteurs à avalanche de photons uniques modulaires intégrés dans une puce (Si SPAD).
Faire le lien entre la science et la pratique
Le projet s’est également intéressé à la facilité d’utilisation, en créant un compilateur quantique qui permet aux chercheurs d’accéder au simulateur et de l’utiliser à distance. «En utilisant une interface web, un utilisateur final peut accéder au matériel quantique, configurer l’expérience souhaitée et l’exécuter sur le simulateur quantique», explique Mher Ghulinyan. Cette capacité élargit les applications potentielles du simulateur au-delà de la science quantique, dans des domaines tels que les télécommunications et la biophotonique. EPIQUS a intégré des circuits photoniques (PIC) à base de nitrure de silicium (SiN) avec des détecteurs de photons en silicium pour obtenir une efficacité dans les longueurs d’ondes visibles et proches de l’infrarouge. Le nitrure de silicium est transparent dans le spectre UV et infrarouge. En concevant des circuits quantiques à base de SiN, l’équipe de recherche a optimisé l’intégration photonique avec les SPAD pour un fonctionnement à température ambiante.
Ouvrir la voie à l’industrie
EPIQUS a su concilier la recherche de pointe et la modularité industrielle. La plateforme a démontré sa faisabilité à l’échelle de la plaquette, prouvant sa compatibilité avec les processus de fabrication CMOS existants. L’optimisation future pourrait permettre un transfert technologique pour des applications industrielles, positionnant l’Europe à l’avant-garde des technologies quantiques.
Impact transformateur
Le prototype du simulateur quantique à l’échelle de la puce EPIQUS représente un saut en matière d’accessibilité. «À court terme, notre démonstrateur s’attaquera à des problèmes quantiques et les testera par rapport à des points de référence connus. À long terme, il permettra aux chercheurs et aux étudiants d’explorer les concepts quantiques à partir d’un PC standard», explique Mher Ghulinyan. Les innovations du projet promettent des avantages sociétaux étendus. Les industries qui s’appuient sur des simulations, telles que l’industrie pharmaceutique ou la finance, pourraient tirer parti des simulateurs quantiques pour obtenir des prévisions plus précises dans le monde réel. En permettant l’utilisation de dispositifs compacts et économes en énergie, EPIQUS comble le fossé entre la science quantique de pointe et les besoins de l’industrie. Grâce à ses réalisations, le projet EPIQUS constitue une référence pour la science quantique, en encourageant les nouvelles technologies et en élargissant l’accès aux outils de simulation avancés.
Mots‑clés
EPIQUS, simulateur quantique, photonique, circuits à base de SiN, compatibilité CMOS, intégration quantique, détection de photons modulaire, Si SPAD
