Publié le 25 février 2026 07:03:00. Des chercheurs américains ont franchi une étape cruciale dans le développement de l’informatique quantique en simulant avec une précision inédite le fonctionnement d’une puce quantique, grâce à la puissance du supercalculateur Perlmutter.
Cette avancée, réalisée par une collaboration entre le Lawrence Berkeley National Laboratory et l’Université de Californie à Berkeley, permet de tester et d’optimiser la conception de ces puces avant leur fabrication, un processus coûteux et délicat. L’équipe a utilisé plus de 7 000 processeurs graphiques NVIDIA sur le supercalculateur Perlmutter, situé au National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC), une installation du département américain de l’Énergie.
La puce simulée, d’une taille modeste de 10 millimètres sur 10 millimètres et d’une épaisseur de 0,3 millimètre (3/10 de millimètre), renferme des structures d’une largeur d’un micron seulement. Pour modéliser son comportement physique avec exactitude, les scientifiques ont divisé la puce en 11 milliards de cellules informatiques et effectué plus d’un million d’étapes de calcul en sept heures, permettant ainsi de tester différentes configurations de câblage en une seule journée.
Contrairement aux modèles traditionnels qui traitent les puces comme des boîtes noires, cette simulation est une véritable modélisation physique. Les chercheurs ont intégré des données précises sur les matériaux utilisés, la disposition des conducteurs métalliques, les résonateurs et la propagation des ondes électromagnétiques. Le modèle repose sur les équations de Maxwell et est calculé dans le domaine temporel, ce qui lui permet de prendre en compte les phénomènes non linéaires.
Cette approche détaillée a permis de surveiller l’influence mutuelle des signaux à l’intérieur de la puce, d’identifier les potentielles interférences indésirables (diaphonie) et d’analyser la communication entre les qubits individuels. En d’autres termes, la simulation reproduit les conditions de test en laboratoire avant même la fabrication physique de la puce.
Le projet s’appuie sur la plateforme informatique ARTEMIS, développée dans le cadre du programme américain Exascale Computing Project, et conçue pour la modélisation électromagnétique de haute performance. Selon les responsables du NERSC, cette simulation figure parmi les projets quantiques les plus ambitieux jamais réalisés sur Perlmutter.
Les prochaines étapes consisteront à évaluer plus en détail le comportement fréquentiel du système et à comparer les résultats de la simulation avec des systèmes réels une fois la puce fabriquée et testée. Cette comparaison permettra de valider le modèle et de l’affiner davantage.
« Le modèle prédit comment les décisions de conception affectent la propagation des ondes électromagnétiques dans la puce »,
Andy Nonaka, Applied Mathematics and Computational Research (AMCR) Division at Berkeley Lab
Cette avancée représente une étape importante vers la conception de processeurs quantiques plus précis et plus performants, ouvrant la voie à de nouvelles découvertes scientifiques. Plus d’informations sur la simulation.
En savoir plus sur le supercalculateur Perlmutter.