Un ordinateur quantique ressemble à un orchestre où chaque musicien joue d'un instrument invisible. Au lieu de violons et de cuivres, il y a des qubits, des particules fragiles qu'un rien de chaleur ou de bruit peut faire sortir du rythme. Pour qu'un orchestre de millions de ces musiciens joue en harmonie, le chef d'orchestre doit se tenir non pas dans une salle chaude, mais en plein froid, à côté d'eux.
Aujourd'hui, l'électronique de contrôle se trouve à l'extérieur du cryostat — ce réfrigérateur spécial où vivent les qubits. Les signaux parcourent des câbles, mais chaque centimètre de fil supplémentaire ajoute du délai et du bruit, comme si le chef d'orchestre agitait sa baguette à travers un long couloir. Pour une dizaine de qubits, c'est tolérable, mais pour des milliers, cela ne l'est plus. La solution est de déplacer les contrôleurs dans le même froid que celui où travaille le processeur. Cette électronique cryogénique doit être économe : elle n'a pas le droit de réchauffer les qubits, même d'un millième de degré.
Les différents types de qubits — supraconducteurs, à spin, à atomes froids — imposent chacun leurs exigences. Les uns nécessitent des impulsions ultrarapides, les autres des tensions continues d'une extrême précision. Les ingénieurs explorent différentes options : des puces spéciales conçues sur le modèle des transistors classiques, ou des circuits numériques sur une seule puce, capables de se loger à côté du qubit. Le plus difficile est de concilier une faible consommation d'énergie avec une grande vitesse, car dans le froid intense, les semi-conducteurs se comportent différemment qu'à température ambiante.
Si les ingénieurs y parviennent, l'électronique cryogénique deviendra ce chef d'orchestre capable de diriger un orchestre de millions de qubits. Alors, les ordinateurs quantiques pourront s'attaquer à des tâches insurmontables pour les machines classiques : de la découverte de nouveaux médicaments au décryptage des processus moléculaires les plus complexes. Et tout cela grâce à des circuits qui fonctionnent dans le froid, là où même l'air se transforme en glace.
À la température de l'hélium liquide (–269 °C), de nombreux métaux deviennent supraconducteurs et perdent toute résistance électrique, ce qui permet de créer des circuits ultrarapides et économes pour piloter les qubits.