Depuis le 17 juin 2026, au fond d'une armoire réfrigérée de Bruyères-le-Châtel, une plaque de silicium de quelques centimètres attend son tour, enfermée dans un boîtier que les ingénieurs du CEA n'ouvriront pas : réchauffer l'ensemble leur prendrait trois jours, refroidir de nouveau autant, et la moindre poussière de chaleur ruinerait des semaines de réglages.

La France a signé ce jour-là pour dix-huit qubits, afin de franchir deux murs que nulle quantité de processeurs classiques ne franchira jamais.

Casser un chiffrement. Simuler une molécule.

Personne, pourtant, ne dit jamais ce qu'est un qubit. En quoi ce composant est-il fait, et pourquoi doit-il vivre si près du zéro absolu ?

Un état, c'est quoi au juste ?

Tout commence par un mot que chacun emploie sans le définir : l'état. Un état désigne une situation physique stable, distincte des autres, et que l'on sait lire. Rien de plus. Toute l'informatique repose là-dessus depuis soixante-dix ans.

Deux niveaux de tension suffisent alors, le plus bas du circuit et le plus haut. Le premier s'appelle zéro, le second un. Un bit se réduit donc à cela : une tension dans un fil, à un endroit donné, à un instant donné.

Un qubit supraconducteur quitte ce terrain, et la comparaison s'arrête là : l'information ne voyage plus dans une tension au repos mais dans un courant en mouvement, qui circule sans fin dans une petite boucle et traverse à chaque tour une barrière si fine qu'elle mesure quelques atomes, la jonction Josephson.

Un mot avant d'aller plus loin, parce que la suite décrit une famille et non le domaine entier. Le supraconducteur est une façon de fabriquer un qubit ; il en existe d'autres, qui n'ont ni la même physique ni les mêmes contraintes. La France en finance cinq de front, et le dernier épisode y revient. La machine qu'elle a achetée relève de celle-ci.

À gauche un interrupteur ouvert puis fermé, commandé par une tension ; à droite une boucle avec sa jonction, et deux courants qui oscillent à des rythmes différents.
Un bit est un niveau de tension. Un qubit supraconducteur est une façon d'osciller. Dans les deux cas, l'état est une situation physique stable qu'on sait lire. (Schéma Shy Robotics)

Un courant qui tourne indéfiniment

Un métal ordinaire résiste toujours un peu au passage du courant, et cette résistance dissipe le mouvement en chaleur, tandis qu'un métal supraconducteur, refroidi sous une certaine température, cesse totalement de résister.

Sans cette propriété, aucun qubit n'existerait. Un bit se contente d'une tension posée, qui ne demande qu'à rester où elle est. Un qubit repose sur un mouvement, et un mouvement dans un métal ordinaire s'éteindrait en une fraction de seconde. Ce courant oscille à très haute fréquence, et il peut le faire de deux façons distinctes, deux régimes de vibration que les physiciens savent préparer et lire : ces deux manières d'osciller jouent le rôle du zéro et du un.

Toute la suite tient dans cette différence. Un transistor tient une tension, et une tension ne bouge pas toute seule. Un qubit tient un mouvement, et un mouvement se dérègle.

La superposition n'est pas de l'ignorance

Alice & Bob fabrique des qubits de chat, en référence à l'expérience de pensée de Schrödinger, et ce nom mérite ici son explication.

Schrödinger n'a jamais prétendu qu'un chat puisse être mort et vivant à la fois : il montrait l'inverse, et par l'absurde.

L'ignorance à gauche, la superposition au milieu, ce qui la détruit à droite. Schrödinger a bâti l'expérience pour montrer l'absurdité, pas pour l'affirmer. (Schéma Shy Robotics)

Un chat ne vit pas isolé du monde : l'air le heurte, la lumière le frappe, sa propre chaleur le trahit.

Chacun de ces chocs emporte un peu de la réponse. Un photon rebondit sur le chat et repart en portant, dans sa trajectoire, l'information de l'état qu'il vient de croiser. Personne ne le lit, personne ne l'attrape : il suffit qu'il soit parti. L'environnement surveille le système sans qu'aucun observateur s'en mêle.

Ce n'est pas nous qui regardons. Chaque choc emporte la réponse, et les deux possibilités cessent de se rencontrer. À l'échelle d'un chat, les chocs se comptent par milliards chaque seconde. (Schéma Shy Robotics)

Et dès que la réponse circule au-dehors, le système cesse d'hésiter et se comporte comme n'importe quel objet de la vie courante : un état, un seul, celui que l'environnement a déjà emporté.

Tout tient à une question de nombre. Un atome bien isolé, dans le vide et le froid, ne croise presque personne. Un chat compte des milliards de milliards de particules, et chacune reçoit sans arrêt des chocs venus du dehors. Le CEA donne l'ordre de grandeur pour des objets quantiques liés entre eux : à N constituants, la superposition tient environ N fois moins longtemps qu'à un seul.

Vous objecterez, et à bon droit : si grossir fragilise, comment une entreprise peut-elle prétendre fabriquer un qubit plus solide en le faisant grossir ?

Parce que le mot grand ne désigne pas la même chose des deux côtés. Un chat expose des milliards de milliards de particules au dehors. Un qubit de chat enferme davantage de photons dans un résonateur isolé, dans le vide, à dix millikelvins.

Deux façons d'être grand. Le chat encaisse tout en même temps. Le qubit de chat échange un type d'erreur contre l'autre, délibérément. (Schéma Shy Robotics)

Ils ne reçoivent pourtant aucun cadeau, et un communiqué le dirait autrement. Ajouter des photons éloigne les deux états, ce qui rend un premier type d'erreur exponentiellement rare. Mais ces photons se perdent, et d'autant plus souvent qu'ils sont nombreux : le second type d'erreur, lui, empire.

Le chat de l'expérience perd sur tous les tableaux à la fois. Le qubit de chat choisit sur lequel il accepte de perdre.

Alice & Bob ne retient qu'une chose de l'expérience de pensée, et ce n'est pas l'animal. C'est la distance entre les deux états.

Revenons aux deux états qui jouent le rôle du zéro et du un. Dans un qubit ordinaire, ils correspondent aux deux niveaux d'énergie les plus bas du circuit, séparés par un écart si faible qu'un rien suffit à faire basculer l'un vers l'autre. Chez Alice & Bob, ils prennent la forme de deux oscillations de phases opposées, tenues aussi éloignées que possible l'une de l'autre.

Cet éloignement se règle, et c'est là que l'ingénierie entre en jeu : plus le résonateur contient de photons, plus les deux oscillations s'écartent, si bien que pour qu'un zéro devienne un un par accident, le système devrait franchir toute cette distance d'un seul coup, sans intermédiaire ni étape.

Théau Peronnin et Raphaël Lescanne ont fondé Alice & Bob en 2020 sur ce pari, et il allait à contre-courant. Le secteur empilait des qubits ordinaires en espérant que la correction d'erreur suive. Eux ont voulu un composant dont la physique élimine d'emblée la moitié du problème, quitte à consacrer toute l'architecture à l'autre moitié.

Théau Peronnin, cofondateur d'Alice & Bob, raconte lui-même le passage du laboratoire à l'usine : deux thèses achevées en 2020, cent trente personnes, un site industriel de quatre mille mètres carrés, et une commercialisation visée autour de 2030. Chaîne de la Région Île-de-France.

Peronnin raconte lui-même la suite dans une vidéo de la Région Île-de-France, qui a cofinancé l'entreprise : cent trente personnes début 2025, bientôt deux cents, et un site industriel de quatre mille mètres carrés au nord de Paris pour bâtir les machines à l'échelle réelle. La commercialisation, il la place autour de 2030.

Ni cuivre ni or : du tantale sur du silicium

Pour l'électricité ordinaire, chacun connaît le matériau : du cuivre, parfois de l'or. Dans le laboratoire où se grave une puce quantique, les ingénieurs cherchent autre chose : un métal qui, une fois refroidi, ne résiste plus du tout au passage du courant. Le cuivre, lui, résiste encore à dix millikelvins.

Chaque métal possède sa propre température critique, celle en dessous de laquelle il cesse de résister, et pour l'aluminium comme pour le tantale, elle se situe à quelques degrés au-dessus du zéro absolu. D'où le réfrigérateur.

D'où les dix millikelvins.

Ils la fabriquent presque comme une puce ordinaire : le support est une plaque de silicium, par-dessus laquelle ils gravent des pistes dans un film métallique de quelques centaines de nanomètres d'épaisseur, le tantale portant l'information parce qu'il perd moins de signal que l'aluminium, ce dernier restant réservé aux jonctions. La jonction Josephson empile trois couches minuscules : deux couches de métal supraconducteur séparées par une couche d'oxyde isolante, si fine que les électrons la traversent quand même, par effet tunnel. Le procédé explique la formule Al/AlOx/Al des publications : on dépose une première couche d'aluminium, on expose sa surface à l'oxygène juste assez pour qu'elle s'oxyde sur une épaisseur infime, et on dépose la seconde couche par-dessus.

Ils n'apportent donc pas l'isolant d'ailleurs. L'aluminium le fabrique lui-même en s'oxydant en surface, comme une casserole ternit à l'air.

La chaîne complète, et la coupe de la puce. Le résonateur n'est pas une boîte : c'est une piste gravée, repliée sur elle-même, où l'onde fait des allers-retours. (Schéma Shy Robotics)

La cavité n'est pas une boîte

Une pièce de cette puce contiendra l'information : le résonateur. Sur la puce d'Alice & Bob, cette partie stocke, et les photons micro-ondes qui y vivent portent le zéro et le un. Tout le reste, jonctions comprises, la prépare, la protège et la lit.

Ils l'appellent pourtant une cavité, et le mot trompe : les premiers résonateurs de ce type étaient de vraies boîtes métalliques creuses, et le nom est resté. Sur la puce d'Alice & Bob, aucune boîte : une simple piste de tantale, gravée et repliée, à plat sur le silicium.

L'objet se laisse enfin décrire. Une plaque de silicium gravée, dans un boîtier, au fond d'un réfrigérateur de la taille d'une armoire, reliée au monde par des câbles. Ce qui y circule n'est pas du courant continu mais des micro-ondes, à quelques gigahertz.

Le cryostat du laboratoire d'Alice & Bob. Les plateaux dorés sont les étages de refroidissement successifs ; la puce se trouve tout en bas, à dix millikelvins. (Photographie Nilhope, 2024, Wikimedia Commons, licence CC BY-SA 4.0, page d’origine)

Et c'est là que la question devient intéressante.

Que peut-on bien faire avec des micro-ondes que des transistors ne sauraient pas faire ?

Le prochain épisode répond, et il commence par démonter la phrase que vous avez entendue cent fois : non, la machine n'essaie pas toutes les réponses à la fois.

Sources

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David LEBLANC
David Leblanc, ingénieur et auteur. Il a ouvert Shy Robotics en 2011 pour comprendre la robotique en la racontant, et y a publié 450 articles en deux ans. Le blog l'a mené au journalisme spécialisé pour le magazine Planète Robots, à des entretiens avec des figures du domaine comme Colin Angle, et à un documentaire sur le mouvement maker. Il a publié Smart World en 2017, puis Usines à Impact. Il écrit ces articles avec l'aide de l'intelligence artificielle. Elle ne choisit ni les sujets ni les conclusions. Elle accélère le passage de l'idée au texte publié, vérifie les faits, remonte aux sources, et signale les angles morts du raisonnement.

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