Un qubit américain tient enfin la distance : 1 milliseconde de cohérence, record pulvérisé.
Le monde quantique est un monde capricieux. À peine avez-vous préparé un qubit (l’unité de base d’un ordinateur quantique) que le voilà déjà évaporé. Une mémoire de poisson rouge, en somme.
Alors quand des chercheurs américains ont annoncé récemment avoir réussi à faire durer un qubit plus de 1 milliseconde, la communauté scientifique a retenu son souffle. Pensez donc ! C’est trois fois mieux que le précédent record en laboratoire. Et rien de moins que quinze fois mieux que ce que l’industrie propose aujourd’hui !
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Un saut quantique réalisé à Princeton
L’exploit ne vient ni de Google ni d’IBM, mais d’un laboratoire de l’université de Princeton, piloté par Andrew Houck. Ingénieur en chef, directeur du centre national de recherche quantique et visiblement homme de défis.
« Le vrai problème, c’est que l’information s’évapore trop vite. Ce qu’on a construit ici, c’est un qubit qui reste vivant assez longtemps pour faire des calculs vraiment utiles. »
Le qubit en question appartient à la famille des transmons, des circuits supraconducteurs refroidis à des températures proches du zéro absolu. Un choix courant dans l’industrie, Google, IBM, Intel en utilisent mais réputé très difficile à améliorer en termes de stabilité.
Jusqu’à maintenant.
Tantalum et silicium, un duo inattendu
Pour allonger la vie du qubit, les chercheurs ont adopté une approche double.
D’abord, remplacer les métaux classiques par du tantale, un matériau moins capricieux, capable de limiter les pertes d’énergie dans les circuits supraconducteurs.
Ensuite, troquer le substrat de saphir habituellement utilisé contre du silicium de haute qualité. Le même que celui des puces classiques. Ce qui en outre ouvre une porte d’entrée vers une fabrication à grande échelle.
Bien sûr, faire pousser une couche de tantale directement sur du silicium n’est pas une promenade de santé. Il a fallu surmonter de nombreux obstacles à l’échelle atomique, ajuster les dépôts, gérer les interfaces.
Le résultat est cependant là : un empilement simple, compatible avec les chaînes de fabrication actuelles, et surtout, incroyablement performant.
Un score de 99,994 % de fidélité
Quand on parle d’ordinateurs quantiques, le mot magique est « fidelité ». Plus un qubit est fidèle, plus il reproduit avec précision les calculs attendus.
Avec ce nouveau design, les chercheurs ont obtenu des portes logiques à une seule qubit avec un taux de fidélité de 99,994 %.
C’est un taux qui frôle les limites théoriques de correction d’erreurs quantiques. Concrètement, cela veut dire qu’on peut envisager des architectures plus grandes, plus fiables, moins gourmandes en correcteurs d’erreurs.
Le papier, publié dans Nature, décrit un prototype complet, un véritable circuit quantique opérationnel, pas une simple démonstration isolée.
Compatible avec l’existant mais mille fois supérieur ?
C’est sans doute le point le plus enthousiasmant. Le qubit développé par Princeton reste compatible avec les architectures actuelles, comme celle du processeur Sycamore de Google. Les chercheurs l’affirment, remplacer les qubits actuels par ceux de Princeton permettrait à ces machines de fonctionner 1 000 fois mieux !
Une déclaration ambitieuse et qui repose sur une réalité simple : le temps de cohérence ne s’ajoute pas, il se multiplie à chaque étage du calcul quantique. Autrement dit, si vous doublez la durée de vie de chaque qubit, vous rendez possible des calculs bien plus longs, bien plus complexes.
Et ici, on parle d’un facteur 15.
L’ère industrielle du quantique se rapproche
Le tantale sur silicium forme un empilement simple, qui peut être fabriqué à l’échelle de la plaquette (wafer-scale), ce qui rend cette expérience facilement adaptable à son industrialisation.
Pas de matériaux exotiques introuvables, pas de manipulation sur mesure mais un empilement reproductible, prêt à être dupliqué par centaines, puis par milliers.
C’est peut-être ce qui rend cette percée si stratégique : elle permet d’envisager des processeurs quantiques plus fiables sans tout recommencer à zéro. On garde le design, on change le matériau, on décuple les performances.
Vers un nouveau standard mondial ?
Ce qu’a démontré Princeton, c’est qu’on n’avait pas encore épuisé les marges de progression des transmons. Alors que certains misaient déjà sur d’autres architectures comme le piégeage d’ions, les qubits topologiques ou les photons; ce retour en grâce des supraconducteurs pourrait changer les priorités des industriels.
À condition, bien sûr, que ces résultats soient reproductibles ailleurs. Et que la stabilité constatée dans les laboratoires de Princeton tienne ses promesses dans des systèmes à grande échelle.
Quelle différence avec le record réalisé en Finlande cet été ?
Nous en avions déjà parlé sur ce site mais il est vrai qu’un autre pays avait déjà dépassé la barre du 1 milliseconde de cohérence quantique : la Finlande.
Seulement l’exploit de Princeton va bien plus loin. Leur qubit transmon n’est pas un démonstrateur isolé mais une brique intégrée à une puce complète, testée avec des portes logiques à 99,994 % de fidélité, compatible avec les standards industriels CMOS. Là où la Finlande brille par sa maîtrise expérimentale, Princeton propose une avancée immédiatement transposable à l’échelle d’un processeur quantique opérationnel, avec un gain exponentiel sur la correction d’erreurs et l’évolutivité.
Différence entre les records finlandais et américains de la milliseconde de cohérence quantique
| Critère | Record finlandais (Aalto Univ.) | Avancée américaine (Princeton) |
|---|---|---|
| Type de qubit | Transmon supraconducteur | Transmon supraconducteur |
| Temps de cohérence max | 1,02 milliseconde | > 1 milliseconde |
| Intégré à un processeur ? | Non (échantillon isolé) | Oui (puce complète testée) |
| Fidélité des portes | Non précisée | 99,994 % |
| Substrat / matériaux | Saphir / techniques ultra-pures | Tantale sur silicium (standard CMOS) |
| Objectif affiché | Montrer un record de cohérence | Préparer une production à grande échelle |
| Publication | Nature Communications (juillet 2025) | Nature (novembre 2025) |
Source :
Millisecond lifetimes and coherence times in 2D transmon qubits (en français : « Durées de vie et temps de cohérence de l’ordre de la milliseconde dans des qubits transmon bidimensionnels »).
Bland, M.P., Bahrami, F., Martinez, J.G.C. et al.
Nature (2025).
https://doi.org/10.1038/s41586-025-09687-4
Crédit : Université de Princeton ; Bureau des communications ; Matt Raspanti (2025)
