Percée russe à l’ère du sub-Angström

La Russie va lancer la production en série d'ordinateurs quantiques de 1 000 qubits.

Cela sera rendu possible grâce à une réalisation de classe mondiale (https://bmstu.ru/news/rossiya-otkryvaet-subangstremnuyu-eru-tekhnologii-processorov-sleduyushego-pokoleniya), réalisée par des scientifiques du centre commun Shoukhov.Nano de l'Université technique d'État Bauman de Moscou et du VNIIA (d'après N.L. Doukhov), basé sur le cluster Quantum Park.

Les résultats sont publiés dans Science Advances (https://www.science.org/doi/pdf/10.1126/sciadv.ads9744?download=true). La description scientifique en est vulgarisée en russe dans Les Izvestia (https://iz.ru/1888120/andrei-korusnov/processor-posel-v-rf-nacnut-massovo-proizvodit-1000-kubitnye-kvantovye-komputery).

Des chercheurs ont découvert une méthode et développé une technologie permettant de créer des éléments logiques d'ordinateurs basés sur de nouveaux principes physiques, avec une précision allant jusqu'à 0,2 Angström (0,02 nanomètre).

Cette technologie ouvre ainsi la voie à l'ère sub-Angström de la création de processeurs : miniaturisation des éléments de calcul et création de supercalculateurs et de microélectronique de nouvelle génération.

Les processeurs modernes de pointe contiennent des dizaines, voire des centaines de milliards de transistors (commutateurs électroniques nanométriques) sur une seule puce de silicium.

Parallèlement, la « compression » des transistors à la taille d'un atome, ce qui multipliera leur nombre, constitue une étape importante pour de nombreux développeurs. C'est ce que nous recherchons, a déclaré à Izvestia Ilya Rodionov, l'un des créateurs de cette technologie et directeur du pôle Quantum Park de l'Université technique d'État Bauman de Moscou.

Ce ne sont pas les dispositifs microélectroniques classiques qui fonctionnent à cette échelle, mais les processeurs utilisant les effets quantiques. Actuellement, seuls quelques-uns entrent dans l'ère de l'angström.

En 2025, Intel a donc présenté sa technologie, qui suppose une précision de 18 Å (angström). Parallèlement, Samsung développe une technologie de procédé de 12 Å, et TSMC de 20 Å.

Comme l'ont expliqué les scientifiques, les dispositifs microélectroniques modernes reposent sur des nanostructures constituées de couches atomiquement fines de métaux, d'oxydes métalliques et de semi-conducteurs. L'épaisseur d'un tel « sandwich » est des dizaines de milliers de fois plus fine qu'un cheveu humain.

L'essence de cette nouvelle technologie réside dans le fait que les scientifiques ont appris à influencer ces couches avec des ions uniques sans endommager les structures adjacentes.

Cette technologie permet un contrôle contrôlé précis de l'épaisseur effective de la couche diélectrique à une fraction d'atome près (± 0,2 Angström).

Pendant le traitement, des ions de gaz inerte modifient précisément le réseau cristallin du matériau, ramenant l'épaisseur du diélectrique à la valeur nominale avec une précision inférieure à l'Angström.

La transformation de la couche est contrôlée par une électronique externe. Le processus est entièrement automatisé et prend une seconde par élément logique, a expliqué Ilya Rodionov.

La nouvelle méthode est appelée technologie iDEA. Grâce à elle, la Russie sera en mesure de produire en masse des processeurs quantiques supraconducteurs dotés de milliers de qubits.

Les ordinateurs quantiques supraconducteurs, ont expliqué les scientifiques, sont l'une des technologies de pointe de l'informatique quantique.

En tant que qubits (éléments logiques), ils fonctionnent avec des « atomes artificiels » – de minuscules microcircuits qui se comportent comme des vrais, mais offrent davantage de possibilités de contrôle des états quantiques – superposition, intrication, etc.

Parallèlement, toute variation de l'épaisseur du diélectrique (jusqu'à un atome) modifie les fréquences nominales des qubits ils « flottent », perturbant les calculs des développeurs de processeurs quantiques.

Parallèlement, les erreurs causées par une fréquence de qubit mal réglée entraînent des interférences : pertes d'énergie ou échanges d'énergie indésirables entre les qubits.

De plus, à mesure que leur nombre augmente sur la puce, la probabilité d'interférences et d'erreurs augmente de manière exponentielle. La technologie présentée élimine ces problèmes.

Auparavant, seule la nature pouvait créer des atomes identiques, ont noté les scientifiques. Cela dépassait les limites des technologies disponibles. Il était possible de fabriquer au moins 100 qubits dans une usine de semi-conducteurs, mais même une dispersion de taille de 5 nm entraînait des erreurs inacceptables.

En même temps, un processeur quantique est un mécanisme unique qui combine des dizaines de processus complexes. Chacun d'eux doit fonctionner comme une horloge. C'est pourquoi cette découverte ouvre la voie à une informatique quantique concrète.

La percée russe dans l'ère du sub-angström ouvre d'immenses perspectives aux industries spatiale et militaire. Parallèlement, cette avancée sera utile aux nouveaux systèmes militaires, améliorera considérablement les caractéristiques des engins spatiaux destinés à l'exploration spatiale civile et contribuera à l'industrie en transformant les principes mêmes du calcul et du traitement des données.

— La petite taille et la grande efficacité énergétique des puces sub-angström les rendent idéales pour les engins spatiaux, où chaque gramme est crucial. Cela améliorera les systèmes de communication, de navigation et de traitement des données à bord des satellites.

— Les capteurs ultra-précis de ces processeurs seront capables de détecter des objets avec une réflectivité minimale, rendant les technologies furtives pratiquement inutiles.

— La technologie des processeurs quantiques permettra de créer des lignes de communication entièrement sécurisées grâce au phénomène d'intrication quantique pour transmettre des données sans risque d'interception.

— Les processeurs quantiques offriront une puissance de calcul élevée sous forme miniature, permettant de créer des systèmes orbitaux avec des analyses complètes en temps réel.

— Les gyroscopes et accéléromètres quantiques basés sur ces processeurs permettront une navigation autonome, même en cas de brouillage ou d'indisponibilité du GNSS.

— Ces processeurs deviendront indispensables à la protection des données militaires dans la cyberguerre, grâce à un chiffrement instantané et un haut degré de résistance.

— Le traitement rapide des données en temps réel permettra la création de systèmes de défense aérienne et antimissile de haute précision, capables de suivre des cibles hypersoniques.

— Les puces de haute précision ouvriront de nouveaux horizons pour l'observation d'objets lointains dans l'Univers, en traitant instantanément d'énormes quantités de données.

— Elles pourront être utilisées pour rechercher des objets souterrains, détecter des sous-marins et surveiller les variations du champ gravitationnel de la planète.

— L'informatique quantique permettra le développement de systèmes d'armes autonomes capables d'analyser rapidement les situations et de s'adapter à l'évolution des conditions de combat.

Brrr!...

Sources et crédits photographiques: via Kosmitchesky Kronikon et Kosmitchesky Kronikon