Parlez-nous de Quantopticon et des problèmes que vous espérez résoudre pour la communauté quantique.
Mirella Koleva, directrice générale : En tant que physiciens quantiques, scientifiques des matériaux et ingénieurs, nous travaillons ensemble pour construire des dispositifs dits « quantiques 2.0 » qui exploitent les propriétés de superposition et d'intrication. Mais nous devons comprendre les processus physiques fondamentaux qui se produisent dans ces dispositifs avant de pouvoir mieux les concevoir. C'est pourquoi, chez Quantopticon, nous développons un logiciel de simulation qui prédit avec précision les interactions lumière-matière dans le domaine quantique. Notre logiciel est destiné à être une plate-forme de conception et d'optimisation de composants, de réseaux et de dispositifs photoniques quantiques à l'état solide.
Comment vous est venue l'idée de créer l'entreprise ?
Gaby Slavcheva, directeur scientifique : Ayant travaillé de nombreuses années dans l'optique quantique et non linéaire des semi-conducteurs, j'étais sensibilisé aux méthodes de modélisation et de simulation des lasers. Cependant, les lasers sont des appareils classiques en termes de statistiques de rayonnement qu'ils émettent, et ces dernières années, nous avons assisté à de grands progrès vers la réalisation physique du paradigme d'informatique quantique de Richard Feynman basé sur des propriétés quantiques fragiles telles que la cohérence quantique, la superposition et l'intrication. Les efforts de recherche mondiaux se concentrent désormais sur le développement de ces technologies de nouvelle génération et, à terme, sur un ordinateur quantique universel.
La modalité d'informatique quantique photonique présente de grands avantages en termes d'évolutivité et de vitesse par rapport aux autres architectures d'informatique quantique. Mais la théorie et la modélisation de ces effets de type quantique 2.0 en sont à leurs balbutiements, et des outils informatiques avancés sont nécessaires pour prédire les performances des dispositifs basés sur des plateformes photoniques. Mirella et moi avons donc décidé de fonder Quantopticon pour répondre à ce besoin croissant et au manque de tels outils de modélisation pour la photonique quantique en particulier. Notre objectif est d'accélérer l'avènement d'appareils quantiques 2.0 révolutionnaires et de faciliter leur adoption généralisée.
Quel a été le catalyseur qui vous a fait dire : "Bien, nous allons créer une entreprise ensemble ?"
MK: Je pense qu'il y a eu une accumulation naturelle de l'état de préparation des technologies quantiques au cours des cinq dernières années. Lorsque nous avons démarré l'entreprise en 2017, nous anticipions ces progrès et nous pensions : « C'est le moment où nous devons vraiment nous lancer et nous impliquer pour surfer sur cette vague. Nous avons donc choisi le bon moment.
Nous avons des plans très ambitieux pour développer notre suite logicielle afin de pouvoir vraiment faire la différence dans les différents sous-secteurs de l'industrie de la technologie quantique
Une partie de surfer sur la vague, bien sûr, consiste à obtenir du financement. Comment as-tu fais ça?
MK: Au tout début, nous avons demandé un financement à Innovate UK, l'agence britannique pour l'innovation, qui accorde des subventions aux entreprises innovantes comme la nôtre. Nous nous sommes associés à des expérimentateurs de renommée mondiale en optoélectronique quantique à l'Université d'Oxford et à des experts en nitrure de gallium à l'Université de Cambridge et nous avons rédigé ensemble une proposition de projet. L'idée était d'utiliser des points quantiques de nitrure d'indium et de gallium intégrés dans des cavités micropiliers de nitrure de gallium comme banc d'essai pour notre logiciel. Le financement que nous avons obtenu d'Innovate UK nous a également aidés à développer une interface utilisateur graphique pour notre logiciel et à accélérer le code sous-jacent.
Le plus gros obstacle de financement pour nous – en fait, l'obstacle le plus difficile que nous ayons eu à surmonter – a été d'essayer d'obtenir un financement de suivi après la fin du projet Innovate UK. Nous avons eu un déficit de financement pendant la crise de la pandémie de COVID et ce fut une période très difficile. Pendant près de trois ans, nous avons postulé à plusieurs reprises auprès d'Innovate UK et d'autres agences de financement du gouvernement britannique, dans la mesure où nous avons passé la plupart de notre temps à rédiger des propositions de subventions plutôt qu'à développer l'entreprise. Mais ces propositions de subventions n'ont finalement pas été retenues pour le financement. C'était un vrai point bas. Nous nous sommes tellement découragés que nous avons commencé à chercher des financements à l'étranger.
Après quelques sacrifices, du courage et une pure détermination, l'Agence spatiale européenne est venue à notre secours en nous confiant la conception des composants du premier satellite européen de chiffrement quantique. À peu près au même moment, nous avons gagné une somme d'argent importante grâce à Duality, un programme d'accélérateur de start-up basé à l'Université de Chicago aux États-Unis qui se concentre sur les entreprises ancrées dans les technologies quantiques. Nous étions la seule entreprise non américaine à être acceptée dans le programme et déménager à Chicago faisait partie des exigences, donc je reste aux États-Unis jusqu'en août 2022 au moins. Enfin, en janvier, nous avons reçu une autre petite somme de le SPIE dans leur concours Startup Challenge à Photonics West. C'est un peu ironique et un peu triste que nous recevions autant de reconnaissance du reste du monde, mais pas de notre pays d'origine. Nous espérons que cela va changer.
Comment Dualité vous a-t-elle aidé ?
MK: Il a fourni une multitude de soutien, de mentorat et de cours, ainsi que des opportunités de nous présenter lors d'événements et de sommets de haut niveau. Cela a été incroyablement gratifiant de faire partie à la fois de Duality et de l'autre programme d'accélérateur de start-up auquel nous participons, qui est basé à l'Université de Toronto, au Canada, et s'appelle Creative Destruction Lab. Les deux programmes ont des façons complètement différentes de soutenir les entreprises et ils se complètent bien. Nous avons beaucoup de chance d'être dans les deux en même temps.
Selon vous, quels sont les principaux défis pour le domaine de la technologie quantique dans son ensemble ?
GS: Le principal défi technique est sans aucun doute la réalisation physique d'un ordinateur quantique universel. Un ordinateur quantique photonique utile qui peut démontrer un avantage quantique par rapport au calcul classique a besoin d'au moins un million de qubits interconnectés pour fournir une surcharge pour la correction d'erreur quantique. De telles architectures à grande échelle nécessitent des opérations et des interconnexions ultrarapides, d'où la demande de l'industrie de développer des composants quantiques à haute vitesse et haute fidélité tels que des sources de lumière quantique.
Développer le type d'architecture rapide et évolutive nécessaire pour assurer l'intrication d'un grand nombre de qubits avec une décohérence minimale et une correction d'erreur optimisée est une tâche formidable qui est actuellement attaquée sous de nombreux angles et sur différentes plates-formes informatiques. Nous pensons qu'en créant des modèles physiques fiables de phénomènes quantiques et des outils de conception informatisés pour la phonique quantique intégrée sur une puce, nous pouvons contribuer au développement de composants individuels aussi performants. Ces composants doivent ensuite être intriqués, et la modélisation informatique peut également aider ici, de la même manière que les outils d'automatisation de la conception électronique sont utilisés de nos jours comme une évidence dans la conception de circuits électroniques.
MK: Du côté des entreprises, le principal défi dans le domaine est que l'industrie quantique est encore émergente et on ne sait pas comment elle se développera à l'avenir et comment elle se développera. Même les plus grands experts ne savent pas ce qui va se passer ensuite. C'est donc très difficile pour un nouvel entrepreneur comme moi qui n'a pas beaucoup d'expérience dans ce domaine de planifier, et surtout de faire des plans à long terme sur la façon dont notre entreprise va se développer au cours des prochaines années. Nous sommes conscients que nous devons être très agiles pour réagir rapidement et saisir les opportunités lorsqu'elles se présentent et être à l'affût des nouveautés.
Sur quoi travaillez-vous actuellement et que comptez-vous faire dans les prochains mois ?
GS: Actuellement, nous travaillons sur la conception, la modélisation et l'optimisation de sources de photons uniques à base de points quantiques semi-conducteurs intégrés dans des cavités optiques. Nous visons à exploiter l'électrodynamique quantique en cavité et les phénomènes cohérents pour produire des sources de photons uniques de haute qualité. Nous espérons également décrire une gamme plus large de systèmes quantiques, tels que les spins dans le silicium, les défauts dans les matériaux 2D ou les centres de lacunes d'azote dans les nanodiamants intégrés dans des structures photoniques. Nous nous intéressons aux géométries de guides d'ondes avec coupleurs, platines, rotors, interféromètres Mach-Zehnder et différents types de cavités optiques telles que les cristaux photoniques, les micro-résonateurs et autres.
Mais nos plans à long terme sont de s'attaquer au problème de la génération d'états intriqués multiphotoniques, nécessaires à la réalisation d'un ordinateur quantique. Nous voulons optimiser ces sources intriquées multi-photons du point de vue à la fois de la géométrie et des propriétés du système quantique.
Il existe de nombreuses façons différentes de créer des qubits, et vous en avez mentionné beaucoup tout à l'heure. Je suppose qu'être qubit neutre doit être l'un des avantages d'être une entreprise de logiciels quantiques plutôt qu'une entreprise de matériel.
GS: Oui, mais nous nous concentrons sur la plate-forme d'informatique quantique photonique car nous croyons fermement que l'avenir de l'informatique quantique réside dans la photonique quantique intégrée sur une puce. C'est ainsi que nous pouvons produire des architectures évolutives ; c'est un moyen naturel et cela a déjà fonctionné en électronique, nous devons donc en tenir compte. Nous sommes beaucoup plus susceptibles de réaliser une intégration à grande échelle en utilisant des technologies semi-conductrices matures.
MK: Notre logiciel est également applicable aux atomes neutres, donc des entreprises comme ColdQuanta qui construisent des ordinateurs quantiques à partir d'atomes neutres nous intéressent également, et nous avons des plans très ambitieux pour développer notre suite logicielle afin que nous puissions vraiment faire une différence dans les différents sous-secteurs de l'industrie de la technologie quantique. Mais c'est plus loin sur notre feuille de route, et Gaby a raison de dire que nous nous concentrons sur la modalité photonique pour la mise en œuvre physique des qubits, car elle n'est pas bien abordée jusqu'à présent. Nous essayons de rectifier cela et de nous assurer que nous pouvons vraiment développer ces systèmes correctement et répondre aux besoins de nos clients de manière appropriée afin qu'ils soient satisfaits du service que nous leur offrons.
Mirella Koléva est le directeur général et Gaby Slavtcheva est le directeur scientifique de Quantopticon.
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