Microsoft annonce sa première puce d'informatique quantique "Majorana 1", pour construire un ordinateur quantique évolutif destiné aux centres de données

Microsoft annonce sa première puce d'informatique quantique "Majorana 1", destinée à être déployée dans les centres de données. Microsoft affirme que cette puce permettra de créer un ordinateur quantique vraiment significatif qui ne serait plus qu'à quelques années de distance.

Un ordinateur quantique, calculateur quantique, processeur quantique ou système informatique quantique, utilise les propriétés quantiques de la matière, telles que la superposition et l'intrication, afin d'effectuer des opérations sur des données. À la différence d'un ordinateur classique basé sur des transistors travaillant sur des données binaires (codées sur des bits, valant 0 ou 1), l'ordinateur quantique travaille sur des qubits dont l'état quantique peut posséder plusieurs valeurs, ou plus précisément une valeur quantique comportant plusieurs possibilités simultanées.

Microsoft a dévoilé le 19 février 2025 sa première puce d'informatique quantique, destinée à être déployée dans les centres de données. Tenant dans la paume de la main, Majorana 1 est la première puce conçue avec l'architecture Topological Core, "un type de matériau révolutionnaire qui permet d'observer et de contrôler les particules de Majorana afin de produire des qubits plus fiables et plus évolutifs, qui sont les éléments constitutifs des ordinateurs quantiques", selon Microsoft.

Selon Microsoft, cette nouvelle architecture rapproche l'informatique quantique des applications du monde réel, l'entreprise prévoyant que des machines quantiques capables de résoudre des problèmes à l'échelle industrielle arriveront dans quelques années plutôt que dans quelques décennies. Le processeur Majorana 1 permettra de faire passer les ordinateurs quantiques à un million de qubits, seuil nécessaire pour relever des défis complexes.

L'architecture de qubits topologiques de Microsoft comprend des nanofils d'aluminium disposés en forme de H, chacun contenant quatre particules de Majorana contrôlables pour former un qubit. Ces qubits peuvent être empilés sur la puce, créant ainsi une structure évolutive pour l'informatique quantique. Le système fonctionne au sein d'un écosystème spécialisé, comprenant une logique de contrôle, une réfrigération extrême et une pile logicielle intégrant l'IA et l'informatique classique. La mise au point du topoconducteur (utilisé à la place du silicium), composé d'arséniure d'indium et de supraconducteurs, a constitué un défi majeur pour Microsoft, car elle a nécessité une fabrication atomique précise.


L'informatique quantique pourrait permettre la mise au point de matériaux auto-réparateurs pour réparer les fissures dans les ponts, les pièces d'avion, les écrans de téléphone et les portières de voiture. Il pourrait également permettre de relever le défi de la décomposition des plastiques et d'identifier des moyens d'éliminer les microplastiques et les polluants carbonés.

Elle pourrait également donner une idée plus précise du fonctionnement des enzymes dans les domaines de la santé et de l'agriculture. Cela pourrait conduire à un meilleur développement des médicaments et à des méthodes de culture plus efficaces. En améliorant la santé des sols et en augmentant les récoltes, ces avancées pourraient contribuer à lutter contre la faim dans le monde et à soutenir une production alimentaire durable, même dans les régions au climat rigoureux.

"Nous avons pris du recul et nous nous sommes dit : « D'accord, inventons le transistor de l'ère quantique. Quelles propriétés doit-il avoir ?", a déclaré Chetan Nayak, collaborateur technique de Microsoft. "C'est ainsi que nous en sommes arrivés là : c'est la combinaison particulière, la qualité et les détails importants de notre nouvelle pile de matériaux qui ont permis de créer un nouveau type de qubit et, en fin de compte, l'ensemble de notre architecture."

Microsoft intègre l'informatique quantique dans sa plateforme cloud Azure, permettant aux utilisateurs de la combiner avec l'IA, l'informatique puissante et les systèmes traditionnels. À mesure que l'entreprise améliore sa technologie, le processeur Majorana 1 rapproche l'idée d'une informatique quantique pratique à grande échelle de la réalité.

Cette découverte devrait entrainer plus d'investissement dans l'informatique quantique. Un rapport d'IDTechX avait notamment révélé que le marché du matériel informatique quantique devrait croître de 30 % par an au cours des vingt prochaines années pour atteindre 10 milliards de dollars en 2045. Cependant le rapport avertit que lorsque l'engouement initial pour l'informatique quantique commencera à s'estomper, les investisseurs exigeront de plus en plus la démonstration d'avantages pratiques, tels que la suprématie quantique pour les algorithmes commercialement pertinents.

Pour l'annonce de Majorana 1, Satya Nadella, PDG de Microsoft, a posté ceci :


Présentation de la puce Majorana 1 pour l'informatique quantique, par Microsoft

Microsoft a présenté Majorana 1, une puce quantique dotée d'une nouvelle architecture Topological Core, qui devrait permettre de réaliser des ordinateurs quantiques capables de résoudre des problèmes significatifs à l'échelle industrielle dans quelques années, et non dans plusieurs décennies.

Elle s'appuie sur le premier topoconducteur au monde, un type de matériau nouveau qui permet d'observer et de contrôler les particules de Majorana afin de produire des qubits plus fiables et plus évolutifs, qui sont les éléments constitutifs des ordinateurs quantiques.

De la même manière que l'invention des semi-conducteurs a rendu possibles les smartphones, les ordinateurs et l'électronique d'aujourd'hui, les topoconducteurs et le nouveau type de puce qu'ils permettent offrent une voie vers le développement de systèmes quantiques pouvant atteindre un million de qubits et capables de résoudre les problèmes industriels et sociétaux les plus complexes, selon Microsoft.

Cette nouvelle architecture utilisée pour développer le processeur Majorana 1 offre une voie claire pour intégrer un million de qubits sur une seule puce pouvant tenir dans la paume de la main, affirme Microsoft. Il s'agit d'un seuil nécessaire pour que les ordinateurs quantiques puissent apporter des solutions transformatrices dans le monde réel, telles que la décomposition des microplastiques en sous-produits inoffensifs ou l'invention de matériaux auto-cicatrisants pour la construction, la fabrication ou les soins de santé. Tous les ordinateurs actuels fonctionnant ensemble ne peuvent pas faire ce qu'un ordinateur quantique d'un million de qubits sera capable de faire.

"Quoi que vous fassiez dans l'espace quantique, vous devez pouvoir accéder à un million de qubits. Si ce n'est pas le cas, vous vous heurterez à un mur avant d'atteindre l'échelle à laquelle vous pourrez résoudre les problèmes vraiment importants qui nous motivent", a déclaré Chetan Nayak. "Nous avons en fait trouvé une solution pour atteindre le million".

Le topoconducteur, ou supraconducteur topologique, est une catégorie spéciale de matériau capable de créer un état de la matière entièrement nouveau - non pas un solide, un liquide ou un gaz, mais un état topologique. Cet état est exploité pour produire un qubit plus stable, rapide, petit et pouvant être contrôlé numériquement, sans les compromis requis par les solutions actuelles.

Cette percée a nécessité le développement d'une pile de matériaux entièrement nouvelle, composée d'arséniure d'indium et d'aluminium, dont une grande partie a été conçue et fabriquée par...