Des scientifiques en Australie ont développé le plus grand simulateur quantique à ce jour, utilisant 15 000 qubits pour modéliser des matériaux quantiques exotiques. Cet appareil, connu sous le nom de Quantum Twins, pourrait aider à optimiser les supraconducteurs et d'autres substances avancées. Construit en intégrant des atomes de phosphore dans des puces en silicium, il offre un contrôle sans précédent sur les propriétés des électrons.
Michelle Simmons et son équipe chez Silicon Quantum Computing en Australie ont dévoilé Quantum Twins, un simulateur quantique composé de 15 000 qubits disposés en grille carrée. Cela marque le plus grand appareil de ce type à ce jour, surpassant les réseaux précédents faits de milliers d'atomes extrêmement froids. En intégrant des atomes de phosphore dans des puces en silicium, les chercheurs ont transformé chaque atome en qubit, permettant des arrangements précis qui imitent les structures atomiques des matériaux réels. Le simulateur permet un contrôle détaillé des propriétés des électrons, comme la difficulté d'ajouter un électron à un point de la grille ou de permettre le 'saut' d'électrons entre points. Cette capacité est essentielle pour comprendre l'écoulement de l'électricité dans les matériaux. Simmons a noté : « L'échelle et la contrôlabilité que nous avons atteintes avec ces simulateurs signifie que nous sommes maintenant prêts à aborder certains problèmes très intéressants. » Elle a ajouté : « Nous concevons de nouveaux matériaux de manières auparavant impensables en construisant littéralement leurs analogues atome par atome. » Lors de tests, l'équipe a simulé une transition entre comportements métallique et isolant dans un modèle mathématique de la façon dont les impuretés affectent les courants électriques. Ils ont également mesuré le coefficient de Hall du système à travers les températures, révélant des réponses aux champs magnétiques. Les ordinateurs classiques peinent avec de grands systèmes bidimensionnels et des interactions électroniques complexes, mais Quantum Twins montre du potentiel ici. À l'avenir, l'appareil pourrait explorer des supraconducteurs non conventionnels, qui fonctionnent dans des conditions plus douces que les traditionnels mais nécessitent des insights microscopiques plus profonds pour des applications à température ambiante. Il pourrait aussi étudier les interfaces métal-molécule pertinentes pour le développement de médicaments et la photosynthèse artificielle. Les résultats paraissent dans Nature (DOI : 10.1038/s41586-025-10053-7).
