Au cœur de l’écosystème matériel informatique quantique de pointe de la Finlande

En 1965, le pionnier de la cryogénie Olli V. Lounasmaa a créé le Laboratoire à basse température (LTL) dans l’actuelle université d’Aalto pour mener des recherches sur la physique des ultra-basses températures. Malgré un certain scepticisme initial, car « pourquoi voudrait-on faire des recherches sur le froid en Finlande », le LTL a prospéré, attirant des chercheurs du monde entier et jetant les bases du principal écosystème de startups d’informatique quantique de Finlande.

L’informatique quantique a longtemps fait rêver. La déclaration d’Arthur C. Clarke des années 1970 selon laquelle « toute technologie suffisamment avancée est impossible à distinguer de la magie » n’a jamais paru aussi vraie que lorsque l’on essaie de comprendre des phénomènes tels que intrication quantique. Cependant, les différentes pièces du puzzle commencent à s’assembler à un rythme toujours plus rapide.

Traverser l’ère NISQ

Avant de nous aventurer plus loin dans le quantum Rabbit Hole cependant, juste une petite annonce d’intérêt public pour ceux qui se demandent peut-être ce que font réellement les ordinateurs quantiques, qui utilisent des bits quantiques, ou qubits, comme unité de base de données. La vérité est que pas grand-chose – pour l’instant. Cependant, leur potentiel est tout simplement magique.

Si la réalité espérée par les évangélistes se réalise, les ordinateurs quantiques seront capables de résoudre des problèmes complexes, notamment le changement climatique, l’ingénierie des nouveaux matériaux, les nouveaux types de médecine, les formes de cryptage ultra-sécurisées, et bien plus encore. Ils pourraient aussi littéralement « briser Internet » sur ce qui est connu sous le nom de Jour Q.

« Le but ultime serait d’exécuter une certaine IA et d’accélérer cela avec l’aide d’un ordinateur quantique et ce type de système serait capable de résoudre certaines questions à un niveau, disons, surhumain », Juha Vartiainen, responsable des affaires mondiales et co-fondateur d’IQM, la principale entreprise finlandaise de matériel quantique dans les circuits supraconducteurs en Europe, a déclaré à TNW.

« Peut-être quelques questions philosophiques sur la structure du monde, avec en quelque sorte un accès direct au domaine quantique », réfléchit-il. Donc, fondamentalement, les questions ultimes de la Vie, de l’Univers et du Tout.

Mais cela ressemble à une utopie quantique. Les technologies quantiques, et en particulier les ordinateurs quantiques, en sont encore à leurs balbutiements. Les startups qui cherchent à se tailler une niche dans le domaine doivent trouver les moyens de survivre financièrement à ce qu’on appelle l’ère NISQ. Cela signifie Noisy Intermediate-Scale Quantum et fait référence à l’état actuel des taux d’erreur élevés et du nombre limité de qubits.

Elle est considérée comme une période d’exploration et d’apprentissage, plus qu’une période d’application commerciale réelle. Cela signifie qu’il est difficile pour les investisseurs de tirer profit des promesses de la technologie dans un délai habituel.

«Nous sommes des startups chameaux», déclare Himadri Majumdar, fondateur et PDG de SemiQon, une entreprise qui fabrique des processeurs quantiques semi-conducteurs à base de silicium. « Nous y allons lentement, mais à un rythme régulier. »

SemiQon, une spin-off de l’organisation de recherche publique finlandaise à but non lucratif VTT, a pu mobiliser des financements privés et publics, explique Majumdar. « Ce que nous essayons de faire, c’est de démontrer par cycles comment nous pouvons accéder à l’aspect évolutivité à chaque itération de fabrication que nous effectuons. »

Le domaine quantique géopolitique

En raison de la difficulté d’attirer des capitaux, l’avantage en matière d’informatique quantique appartient principalement aux pays dont les gouvernements sont prêts à dépenser pour ce qui, selon eux, leur donnera un avantage économique – ou géopolitique – à l’avenir. En 2022, la Chine a investi 15,3 milliards de dollars dans la technologie, suivie par seulement 1,8 milliard de dollars du gouvernement américain et 1,2 milliard de dollars de l’UE.

Le marché de l’informatique quantique, d’une valeur de 9,3 milliards de dollars en 2022, est devrait atteindre 203,1 milliards de dollars d’ici 2032. Parmi les entreprises ayant d’importants projets quantiques figurent des géants de la technologie comme IBM, Google Quantum AI, Amazon et Microsoft. Et pourtant, un petit pays des pays nordiques a construit un écosystème technologique quantique de premier plan au monde, comprenant une entreprise sans laquelle il n’y aurait pas d’ordinateurs quantiques du tout.

« De notre point de vue, l’histoire ne fait que commencer », déclare Jonas Geust, PDG de Bluefors, leader mondial du marché des réfrigérateurs essentiellement pour ordinateurs quantiques. Ce sont les « lustres » dorés qui maintiennent les qubits au frais. Ils sont indispensables au fonctionnement des qubits supraconducteurs d’aujourd’hui et sont entièrement synonymes d’ordinateurs quantiques dans l’esprit du grand public.

Cependant, à mesure que les systèmes informatiques quantiques commencent à évoluer, cela pourrait changer. Le plus grand « réfrigérateur » de Bluefors à ce jour est KIDE, conçu pour prendre en charge un système à 1 000 qubits (tel que celui d’IBM). Puce Quantique Condor). KIDE est structurellement différent dans le sens où il repose sur le sol plutôt que suspendu au plafond.

C’est aussi un hexagone, dont vous pouvez retirer une des portes, puis placer un autre KIDE à côté, reliant plusieurs ordinateurs quantiques. « Nous étudions comment assurer l’évolutivité en fonction des différents besoins industriels », ajoute Guest. « Nous travaillons sur ce dont nos clients auront besoin dans cinq ans et sur les mises en œuvre réelles qui nous attendent encore. »

Bluefors a été fondée en 2008 par Rob Blauwgeers et Pieter Vorselman. Elle emploie désormais 600 personnes, réalise un chiffre d’affaires de plus de 160 millions d’euros et considère les États-Unis comme « sa deuxième maison ». La société explore également d’autres applications pour sa technologie cryogénique, telles que le refroidissement de capteurs sensibles pour l’astrophysique, le stockage de l’hydrogène et la science fondamentale des matériaux.

Utilitaire informatique quantique à court terme par rapport à l’ère du million de qubits

D’autres startups de matériel quantique définissent également des applications génératrices de revenus. L’IQM, par exemple, a commencé à fournir aux instituts de recherche des systèmes de qubits à plus petite échelle, sur lesquels les ingénieurs quantiques de demain pourront apprendre à lire et à manipuler les qubits. L’entreprise a été lancée en 2018 et en 2022 a levé 128 millions d’euros dans le cadre de la série A2 – le plus grand cycle de financement jamais levé par une société européenne d’informatique quantique.

Le premier produit de la société est l’IQM Spark 5 qubits « à un prix abordable ». « Historiquement, l’enseignement quantique n’a été accessible qu’à très peu de physiciens », explique Vartiainen. « Et c’était bien, car il n’était pas nécessaire de recourir à beaucoup de physiciens quantiques. Mais maintenant, les choses ont changé, et très soudainement.»

L’idée derrière Spark est que « les étudiants peuvent l’utiliser et jouer avec et exécuter des simulations physiques, des découvertes très fondamentales de la physique quantique, exécuter des algorithmes simples et apprendre comment fonctionne un ordinateur quantique », explique Vartiainen.

IQM se prépare également à commercialiser son plus grand système Radiance, allant de 54 à 150 qubits, qui, selon elle, « ouvrira la voie » à l’avantage quantique (lorsqu’un ordinateur quantique peut de manière démontrable résoudre un problème qu’aucun ordinateur classique ne peut résoudre), aidant les entreprises à se former. sur et naviguer dans des systèmes plus petits avant que les plus grands ne soient disponibles dans le commerce.

L’IQM a trouvé un créneau commercial car il aide à former les scientifiques à la technologie quantique disponible actuellement, utilisant des supraconducteurs qui nécessitent de grands appareils de réfrigération. SemiQon, de son côté, construit ses puces quantiques semi-conductrices qui sont beaucoup moins affectées par les températures pour « l’ère du million de qubits ».

« Ce que nous faisions chez VTT était basé sur les supraconducteurs. Nous construisions donc des ordinateurs quantiques à base de supraconducteurs. Mais nous avions également la capacité de créer des processeurs quantiques ou des dispositifs informatiques quantiques à base de semi-conducteurs », explique Majumdar. « Et c’était plus intéressant pour moi personnellement, car les semi-conducteurs sont évolutifs, abordables et la technologie a de bien plus grandes perspectives d’évolution. »

La force de l’écosystème finlandais et la recherche de talents

Au-delà des traditions académiques, quelles sont les fondations sur lesquelles la Finlande a construit ce conteneur commercial quantique de premier plan ? « Une chose est que c’est assez concentré », explique Vartiainen de l’IQM. « En fait, il s’agit d’une zone assez petite : dans un rayon de deux ou trois kilomètres, il y a de nombreux acteurs du secteur quantique. »

« Il y a beaucoup de savoir-faire dans cet écosystème », souligne Majumdar. « Cela signifie que nous pouvons trouver des solutions, ou des personnes qui ont les solutions, relativement facilement et assez rapidement par rapport à d’autres endroits. »

Accès à fles installations et les infrastructures soutenues par le gouvernement, comme celles du VTT juste à l’extérieur d’Helsinki, sont également essentielles pour les startups travaillant dans des domaines comme le quantique. « Si vous avez besoin d’une installation de mesure pour une mesure spécifique et très spécialisée, vous la trouverez ici. Et vous n’avez pas besoin d’aller bien loin », explique Majumdar.

De son côté, Bluefors travaille activement avec les universités et accueille de nombreux stagiaires d’été. En effet, le partenariat semble également être la clé pour résoudre les problèmes liés à la main-d’œuvre. Par exemple, lorsqu’elle recherchait des compétences en micro-ingénierie, l’entreprise s’est tournée vers ses voisins de l’École finlandaise d’horlogerie.

Interrogé sur la difficulté de trouver des talents pour un travail aussi hautement qualifié, Geust déclare : « C’est un défi permanent. Je pense que c’est ce que vit toute personne travaillant avec les nouvelles technologies.

Il énonce ensuite ce qui semble résumer la philosophie finlandaise et explique peut-être en partie comment cet écosystème a réussi à dépasser son poids en attirant à la fois les talents et les investissements étrangers. « D’un autre côté, je viens en quelque sorte de l’école et je dis que ça ne sert à rien de se plaindre, vous savez, nous devons juste faire un meilleur travail. »

Nous sommes encore loin (même les experts ne peuvent pas s’entendre sur l’ampleur exacte) de la suprématie quantique. Nous devons encore observer, apprendre, bricoler et, très probablement, rêve assez pour que ce jour devienne une réalité. Mais d’ici là, les ordinateurs quantiques pourront fonctionner conjointement avec les ordinateurs classiques, exécutant des simulations très spécifiques.

Ceci est très étudié dans le domaine du génie logiciel quantique, un tout autre chapitre de la saga quantique, que nous présenterons dans une autre histoire.