Un transistor est un petit dispositif électronique utilisé pour amplifier ou contrôler des signaux électriques. C’est l’un des composants clés de toute l’électronique moderne, des smartphones aux ordinateurs. Il permet de réguler l’électricité et donc d’effectuer des calculs et de stocker des données. Les ordinateurs classiques que nous utilisons au quotidien reposent sur des milliards de transistors pour effectuer des millions d’opérations par seconde.
Cependant, les ordinateurs quantiques fonctionnent de manière très différente. Ils ne se basent pas sur des bits traditionnels (0 ou 1), mais sur des qubits. Les qubits ont la capacité unique de représenter à la fois 0 et 1 en même temps grâce à un phénomène appelé superposition. Cela permet aux ordinateurs quantiques de traiter une énorme quantité d’informations simultanément, rendant certains types de calculs beaucoup plus rapides et puissants que ceux effectués par les ordinateurs classiques.
Toutefois, les qubits ont besoin d’être dans un état très particulier pour fonctionner correctement. Ils doivent en effet être refroidis à des températures extrêmement basses, proches du zéro absolu (-273,15°C), afin d’atteindre un état de cohérence quantique. L’un des principaux défis des ordinateurs quantiques actuels est donc de maintenir ces températures ultra-basses. À ces températures, la moindre chaleur générée par les composants électroniques traditionnels peut perturber le fonctionnement des qubits et ralentir les calculs. Les systèmes actuels de refroidissement des ordinateurs quantiques sont coûteux et complexes, car chaque ajout de composant électronique génère de la chaleur qu’il faut constamment évacuer pour maintenir les conditions nécessaires.
Pour surmonter cet obstacle majeur, des ingénieurs de la société finladaise SemiQon ont mis au point un transistor cryo-CMOS, capable de fonctionner efficacement à des températures extrêmement basses, proches de 1 kelvin (soit environ -272°C), ce qui est encore plus froid que la température nécessaire pour que les qubits atteignent leur état de cohérence. Une des caractéristiques les plus impressionnantes de ce transistor est sa capacité à ne dissiper quasiment aucune chaleur. Contrairement aux transistors classiques qui génèrent beaucoup de chaleur lorsqu’ils sont utilisés, le transistor cryo-CMOS émet très peu de chaleur, ce qui réduit considérablement la consommation d’énergie des systèmes électroniques. En fait, ce transistor est capable de consommer mille fois moins d’énergie que les transistors traditionnels.
Cela représente un immense progrès pour l’informatique quantique. En réduisant la dissipation de chaleur, ce transistor permet de maintenir plus facilement des températures ultra-basses, tout en ajoutant davantage de composants électroniques à un système quantique sans nuire à son efficacité. Cette avancée pourrait rendre les ordinateurs quantiques beaucoup plus rentables en réduisant les coûts liés à la gestion de la chaleur et au refroidissement. Au-delà des applications dans les ordinateurs quantiques, le transistor cryo-CMOS pourrait également être utilisé dans d’autres domaines de l’informatique avancée. Citons par exemple les supercalculateurs qui sont utilisés pour effectuer des calculs extrêmement complexes dans des domaines comme la modélisation climatique, la recherche en biologie ou encore l’intelligence artificielle. Ils doivent également fonctionner à des températures très basses pour optimiser leurs performances et ce transistor pourrait rendre leur fonctionnement plus efficace et moins énergivore.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
