L’impression 3D au service des calculateurs quantiques

https://europesolidaireeu.https://europesolidaireeu.wordpress.com/wp-admin/post.php?post=14583&action=editwordpress.com/wp-admin/post.php?post=14583&action=edit

L’objectif est d(augment la capacité des calculateurs quantiques. Clle-ci, malgré des progèrs récents, reste insuffisante face à l’inflation des besoins.

À mesure que les ordinateurs quantiques grossissent, ils peuvent devenir vraiment utiles – l’impression 3D un composant clé de certains ordinateurs quantiques peut faciliter la construction de réseaux de qubits plus grands pour les rendre plus puissants

Actuellement, il n’y a pas de consensus sur la meilleure conception pour les ordinateurs quantiques, mais les chercheurs conviennent que pour devenir sans ambiguïté, les ordinateurs quantiques devront être agrandis. Pour ceux qui utilisent des ions comme bits quantiques ou qubits, un bloc de construction clé est appelé «piège à ions». Hartmut Häffner à l’Université de Californie à Berkeley, et ses collègues ont maintenant développé une technique d’impression 3D pour les pièges à ions miniaturisés, ce qui pourrait faciliter la combinaison de beaucoup d’entre eux en un grand ordinateur.

Le but d’un piège à ions est juste en son nom: il confine les ions en place et aide à contrôler leurs états quantiques avec des champs électromagnétiques, une condition essentielle pour l’utilisation d’ions pour exécuter les calculs.

Pour leur version, les chercheurs imprimés en 3D 3D ne faisaient que quelques centaines de microns. Dans des tests de laboratoire approfondis, ceux-ci battent des conceptions plus conventionnelles. Ils ont capturé des ions jusqu’à 10 fois plus efficacement et l’ont fait avec des temps d’attente plus courts à partir du moment où le piège est activé sur le moment où les ions peuvent être utilisés, explique Häffner. «Vous pouvez évoluer à un ordre de grandeur plus de qubits, et vous pouvez accélérer les choses», dit-il.

Le membre de l’équipe Xiaoxing Xia au Lawrence Livermore National Laboratory en Californie a déclaré que l’impression 3D est une correspondance parfaite pour le problème à accomplir, car elle peut faire de petits objets complexes avec moins de contraintes que des méthodes plus semblables à la fabrication des puces. Cela signifie que les chercheurs pourraient suivre le succès de leur minuscule piège à ions avec des conceptions plus innovantes et nouvelles. Le membre de l’équipe Shuqi Xu, également à l’Université de Californie à Berkeley, dit que certains sont déjà en préparation. «L’impression 3D vous permet de réinventer les choses dans une large mesure», explique Xia.

Les méthodes actuellement utilisées pour faire des pièges à ions «souffrent de complexité, de limitations inhérentes et parfois d’un faible rendement, de coûts élevés et d’une mauvaise reproductibilité. Il me semble que le schéma d’impression 3D pourrait éventuellement surmonter tous ces problèmes… ce qui est à son tour une prérequise clé pour l’évolutivité quantum Computing avec des ions piégés».

Xia dit que l’équipe veut maintenant intégrer des composants optiques dans leurs conceptions imprimées en 3D, telles que les lasers miniaturisés nécessaires à l’informatique quantique. Häffner ajoute que leurs minuscules pièges pourraient aider à repenser les spectromètres de masse, qui sont des outils omniprésents en chimie.

https://issues.fr/limpression-3d-pourrait-faciliter-la-fabrication-de-grands-ordinateurs-quantiques/

L'impression 3D pourrait faciliter la fabrication de grands ordinateurs quantiques

Référence

naturearticles

• Article
• Published: 03 September 2025

3D-printed micro ion trap technology for quantum information applications

• Shuqi Xu, others

Nature volume 645, pages 362–368 (2025)Cite this article

Abstract

Trapped-ion applications, such as in quantum information processing¹, precision measurements^2,3,4,5, optical clocks⁶ and mass spectrometry⁷, rely on specialized high-performance ion traps. The last three of these applications typically use traditional machining to customize macroscopic 3D Paul traps⁸, whereas quantum information processing experiments usually rely on photolithographic techniques to miniaturize the traps and meet scalability requirements^9,10. Using photolithography, however, it is challenging to fabricate the complex 3D electrode structures required for optimal confinement. Here we demonstrate a high-resolution 3D printing technology based on two-photon polymerization (2PP)¹¹ that is capable of fabricating large arrays of high-performance miniaturized 3D traps. We show that 3D-printed ion traps combine the advantages, such as strong radial confinement, of traditionally machined 3D traps with on-chip miniaturization. We trap calcium ions in 3D-printed ion traps with radial trap frequencies ranging from 2 MHz to 24 MHz. The tight confinement eases ion cooling requirements and allows us to implement high-quality Rabi oscillations with Doppler cooling only. Also, we demonstrate a two-qubit gate with a Bell-state fidelity of 0.978 ± 0.012. With 3D printing technology, the design freedom is greatly expanded without sacrificing scalability and precision, so that ion trap geometries can be optimized for higher performance and better functionality.