Le 23 juin, l’entreprise locale de Shanghai, Xuānxiāng Technology, a réussi à développer le premier chip à métasurface au monde capable de générer un réseau de pinces optiques à un million d’atomes, franchissant ainsi le goulot d’étranglement optique fondamental qui limitait depuis longtemps l’expansion à grande échelle de l’informatique quantique à atomes neutres. Cette avancée comble un maillon clé des capacités matérielles préalables nécessaires pour atteindre un calcul quantique tolérant aux fautes à l’échelle du million de qubits. Ce résultat est le fruit d’une collaboration entre Xuānxiāng Technology et Zhōngqì Wúliàng, une entreprise chinoise spécialisée dans l’informatique quantique à atomes neutres. Xuānxiāng Technology était responsable du développement de la puce, tandis que Zhōngqì Wúliàng a fourni la plateforme expérimentale à atomes neutres et le support de validation au niveau système.
Cette puce à pinces optiques à un million d’atomes est conçue pour répondre aux besoins de préparation de qubits atomiques à très grande échelle. Xuānxiāng Technology a intégré des centaines de millions d’unités optiques nanométriques dans une zone de la taille d’un doigt, transformant un seul faisceau laser en un réseau de pinces optiques à un million d’atomes, réduisant ainsi considérablement la complexité du système de pinces optiques atomiques. Les systèmes expérimentaux traditionnels à atomes neutres reposent généralement sur des circuits optiques en espace libre à grande échelle pour générer des réseaux d’atomes contrôlés, ce qui entraîne une complexité structurelle élevée et une limitation de la taille du réseau par des composants clés tels que les modulateurs spatiaux de lumière et les déflecteurs acousto-optiques. La solution basée sur une puce comprime la capacité de génération de champ optique dans des structures micro-nanométriques, offrant une nouvelle voie d’ingénierie pour l’intégration standardisée, la reproduction en série et l’itération continue.
L’informatique quantique à atomes neutres nécessite d’abord de piéger individuellement les atomes refroidis dans un environnement sous vide à l’aide d’un réseau de pinces optiques, puis de réaliser des opérations de portes quantiques par excitation laser et interactions interatomiques. La capacité à charger, organiser et lire les atomes de manière stable affecte directement l’expansion de l’échelle des qubits. Cette puce à métasurface de réseau de pinces optiques à un million d’atomes résout le problème préalable de « préparer suffisamment de sites atomiques », ce qui ne signifie pas qu’un ordinateur quantique à un million de qubits a déjà été construit, mais elle fournit une base optique plus large pour le chargement d’atomes à grande échelle, l’intégration système et la validation d’architectures tolérantes aux fautes.
Xuānxiāng Technology et Zhōngqì Wúliàng ont mené plusieurs cycles de validation autour du couplage optique, de la caractérisation du réseau, de l’adaptation de la plateforme et des procédures de test. La plateforme expérimentale à atomes neutres de Zhōngqì Wúliàng a fourni un environnement de fonctionnement réel pour la puce et a renvoyé les exigences réelles du système concernant le réseau de pinces optiques vers la conception, la fabrication et l’itération de validation de la puce, bouclant ainsi le cycle complet allant de la fabrication de la puce à pinces optiques à métasurface à un million d’atomes, en passant par les tests de champ optique et la validation réelle sur une plateforme à atomes neutres. Une autre entreprise d’atomes neutres de Shanghai, Tàiyī Liàngshēng, a également intégré cette série de puces à pinces optiques et a commencé des expériences liées aux réseaux à grande échelle.
Xuānxiāng Technology a indiqué que, dans la prochaine phase, elle s’appuiera sur la puce à pinces optiques à un million d’atomes, en collaboration avec les partenaires de l’écosystème quantique de Shanghai, pour continuer à relever les défis d’ingénierie tels que le chargement de plus de cent mille atomes, l’intégration du système complet et la stabilité opérationnelle à long terme. Pour l’informatique quantique à atomes neutres, le réseau de pinces optiques à un million d’atomes n’est qu’un maillon matériel clé sur la voie de la montée en échelle. Il reste encore à valider l’efficacité du chargement des atomes, la fidélité des portes quantiques, le contrôle à faible diaphonie, l’organisation des ressources de correction d’erreurs et la stabilité à long terme du système. Ce résultat montre également que Shanghai a déjà établi une base de collaboration synergique dans les chaînes industrielles des atomes neutres, des puces optiques, de la fabrication micro-nanométrique et de l’optique de précision.