C’est fini pour la table de lasers qui occupe une salle entière : chez Pasqal, un seul circuit suffit désormais à retenir des atomes un par un

Quatre atomes de rubidium, capturés un par un par des faisceaux de lumière issus d’une seule puce grande comme un ongle. C’est la démonstration que vient de publier Pasqal, entreprise française spécialisée dans l’informatique quantique à atomes neutres, et elle change la donne pour l’un des casse-tête les plus tenaces du secteur : l’encombrement des systèmes optiques.

Pasqal, un des leaders mondiaux de l’informatique quantique à atomes neutres, a annoncé ce que l’entreprise considère comme une première mondiale : le piégeage d’atomes individuels à l’aide d’une lumière laser générée par un circuit photonique intégré (PIC). L’annonce date du 10 août 2026, mais son impact dépasse largement le cadre d’un simple communiqué de presse. Elle marque la fin annoncée d’une contrainte physique qui pesait sur toute l’industrie du quantique à atomes froids : la fameuse table optique, ce banc rempli de miroirs, de lentilles et de lasers qui peut occuper une pièce entière.

Pourquoi les lasers ont besoin d’une salle à eux

Pour comprendre l’enjeu, il faut revenir au principe de base des ordinateurs quantiques à atomes neutres. Ces machines reposent sur des faisceaux laser extrêmement focalisés, appelés pinces optiques, pour piéger et contrôler individuellement les atomes qui servent de qubits. Chaque atome de rubidium, refroidi à des températures proches du zéro absolu, doit être maintenu immobile par un rayon de lumière d’une précision redoutable. Multipliez cette opération par des centaines, voire des milliers d’atomes, et vous obtenez un enchevêtrement d’optiques en espace libre qui devient vite ingérable.

Alors que Pasqal poursuit le développement de machines capables d’intégrer plus de 10 000 atomes et 100 qubits logiques, l’un des principaux défis d’ingénierie réside dans la complexité croissante des systèmes optiques, qui nécessitent aujourd’hui de larges bancs optiques en espace libre. Concrètement, chaque nouveau laser ajouté au système signifie plus de miroirs à aligner, plus de vibrations à contenir, plus de surface au sol occupée. Un ordinateur quantique performant ne devrait pas ressembler à un laboratoire d’optique des années 1990. C’est justement ce paradoxe que Pasqal cherche à résoudre depuis l’acquisition d’Aeponyx, une entreprise montréalaise spécialisée dans les circuits photoniques intégrés, rachetée en 2025. Le PDG de Pasqal, Loïc Henriet, avait résumé l’ambition lors de cette opération : en remplaçant ce banc optique par des circuits photoniques intégrés, on va gagner en compacité et en stabilité.

Une puce en nitrure de silicium à la place du banc optique

Le circuit développé avec Aeponyx repose sur le nitrure de silicium, un matériau qui permet de graver des guides d’ondes optiques directement sur une plaquette, un peu comme on grave des transistors sur un microprocesseur. La démonstration remplace les tables optiques traditionnelles en espace libre par des puces photoniques à l’état solide, s’attaquant ainsi à un goulot d’étranglement physique majeur des architectures d’informatique quantique à atomes neutres. Fini les kilomètres de câbles optiques et les réglages manuels au micron près : la lumière laser est générée et acheminée directement sur la puce.

Dans l’expérience menée par les équipes franco-québécoises, Pasqal a généré quatre pièges optiques à travers une seule puce photonique et les a utilisés pour maintenir quatre atomes individuels de rubidium au sein d’une unité de traitement quantique. Quatre atomes, ce n’est pas grand-chose comparé aux dizaines de milliers visés à terme. Mais le principe est validé : une seule puce peut faire le travail qui nécessitait auparavant tout un dispositif optique dispersé sur une table entière.

Des performances qui ne sacrifient rien à la miniaturisation

Le vrai test, c’était de savoir si la miniaturisation allait dégrader la qualité du piégeage. La réponse est non. Les tests ont montré que l’architecture à puce photonique reproduisait le piégeage d’atomes avec une performance comparable aux systèmes en optique classique de Pasqal, avec des durées de vie des atomes d’environ 27,5 secondes. Vingt-sept secondes et demie, cela peut sembler dérisoire à l’échelle humaine. À l’échelle d’un atome unique maintenu par un fil de lumière, c’est une éternité, suffisante pour enchaîner des opérations de calcul quantique.

L’autre promesse tient dans le potentiel de compression. Le passage du piégeage optique et du routage laser vers des puces en nitrure de silicium à l’échelle de la plaquette pourrait réduire l’encombrement du sous-système optique des futurs processeurs à atomes neutres jusqu’à 50 fois, tout en permettant des procédés de fabrication issus des fonderies de semi-conducteurs. Diviser par cinquante la taille d’un système optique, c’est transformer une pièce technique en un module qui tiendrait presque dans un rack de serveur classique. Et surtout, cela ouvre la porte à une fabrication industrielle, avec les mêmes outils que ceux utilisés pour produire les puces de nos smartphones. On passe d’un artisanat de laboratoire, où chaque banc optique est ajusté à la main, à une logique de production en série.

Ce que cela change pour la route vers le quantique tolérant aux fautes

Ce travail s’inscrit dans un programme de développement plus large visant à générer, router et contrôler la lumière laser directement sur puce. L’enjeu dépasse le simple confort d’ingénierie : sans cette miniaturisation, difficile d’imaginer comment Pasqal pourrait un jour aligner les dizaines de milliers d’atomes nécessaires à un ordinateur quantique tolérant aux fautes, cette étape encore lointaine où les erreurs de calcul seraient corrigées automatiquement. Pasqal estime que ce résultat valide la photonique intégrée comme un composant viable pour les futurs processeurs à atomes neutres, sans sacrifier la qualité du contrôle des qubits.

Reste une nuance à garder en tête : quatre atomes trappés par un prototype de laboratoire ne font pas encore un ordinateur quantique commercial. Le chemin entre cette démonstration et une machine intégrant des milliers de qubits logiques reste long, jalonné d’autres verrous techniques, notamment sur la lecture et la correction d’erreurs à grande échelle. Mais pour la première fois, l’un des obstacles les plus visibles et les plus coûteux du secteur, cette forêt de miroirs et de lasers qui donnait aux laboratoires quantiques des airs de plateau de cinéma de science-fiction, vient de trouver une solution qui tient sur une plaquette de silicium.

Sources : media24.fr | usinenouvelle.com