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Dix-huit minuscules cellules s'alignent en deux rangées sur un morceau de germanium. Chaque cellule est une boîte quantique, un piège pour un électron dont le spin sert de qubit. Auparavant, de tels systèmes ne pouvaient être assemblés qu'en petites quantités, mais ici, c'est tout un réseau qui fonctionne comme un ensemble unique.

Contrôler dix-huit particules en même temps, c'est comme diriger un orchestre où chaque musicien joue sa partition mais n'écoute que le chef. Les scientifiques ont adopté une architecture modulaire : le processeur est assemblé à partir de blocs identiques de deux qubits, que l'on peut empiler comme des wagons de train. Cela a permis d'initialiser, de contrôler et de lire tous les qubits simultanément, avec une précision des opérations supérieure à 99,8%.

À la fin de l'expérience, les auteurs ont intriqué trois qubits voisins dans un état particulier — l'intrication de Greenberger-Horne-Zeilinger. C'est comme trois pièces qui tombent toujours du même côté, même si on les lance dans des pièces différentes. Cette connexion est la base du calcul quantique et de la protection de l'information.

La puce en germanium avec dix-huit qubits n'est pas un record en termes de nombre, mais une étape importante vers l'évolutivité. Le schéma modulaire permet d'ajouter de nouvelles rangées sans perdre le contrôle, comme des blocs de construction. Si la précision se maintient, dans quelques années, des processeurs de plusieurs centaines de qubits pourraient voir le jour, capables de casser les chiffrements actuels ou de simuler de nouveaux matériaux.

Résumé original

tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2604.01063

Utility-scale quantum computing requires the integration and operation of a large-scale qubit register. Semiconductor spin qubits are a primary candidate for this, due to the prospects of building integrated hybrid quantum-classical architectures. However, scaling spin-qubit systems while preserving performance and control has remained a challenge. Here, we demonstrate the operation of an 18-qubit array in germanium based on an extendable 2xN architecture. We achieve simultaneous initialization, control, and readout across the entire array, enabled by parallel operation of modular unit cells. Across the array, we achieve average and median single-qubit gate fidelities of 99.8% and 99.9%, respectively. Finally, we characterize the nearest-neighbor exchange couplings throughout the device and implement high-quality controlled-Z gates to generate a three-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) state. These results demonstrate that spin-qubit arrays can be scaled while maintaining high-fidelity operation and establish a modular, extendable architecture for planar semiconductor quantum processors.