Destiné à l'analyse de systèmes quantiques supraconducteurs en vue de limiter le recours à des tests cryogéniques onéreux, et d'accélérer leur validation, l’outil Quantum System Analysis de l’américain Keysight Technologies est une solution de CAO jugée “révolutionnaire” qui permet aux ingénieurs du domaine quantique de simuler et d'optimiser les ordinateurs quantiques au niveau système.
Cette fonctionnalité vient élargir le portefeuille Quantum EDA de Keysight qui comprend déjà les outils Quantum Layout, QuantumPro EM et Quantum Circuit Simulation.
Selon Keysight, l’annonce de Quantum System Analysis intervient à un moment charnière pour le secteur, notamment après l'attribution du prix Nobel de physique 2025 (*), qui a récompensé les avancées réalisées dans le domaine des circuits quantiques supraconducteurs, un domaine clé sur lequel se concentre la nouvelle solution de Keysight.
Toujours selon Keysight, l’analyse quantique au niveau du système a longtemps été un sujet difficile en raison de la complexité de l'intégration de divers domaines physiques (électromagnétique, circuits et dynamique quantique) au sein d'un environnement de simulation unifié.
A ce niveau, les approches traditionnelles s'appuient souvent sur des outils fragmentés et des expériences cryogéniques répétées qui sont à la fois longues et coûteuses.
L'analyse des systèmes quantiques de Keysight pallie ce manque en proposant une plateforme cohérente qui permet une validation précoce des conceptions de systèmes quantiques, réduisant ainsi les cycles de développement et améliorant la fiabilité de la conception.
Au-delà, cette analyse des systèmes quantiques permet aux chercheurs, selon Keysight, de simuler le flux de travail quantique depuis les premières étapes de conception jusqu'aux expériences au niveau du système.
Cette approche intégrée prend en charge les simulations d'expériences quantiques et comprend des outils permettant d'optimiser les lignes d'entrée des réfrigérateurs à dilution pour l'estimation du bruit thermique et de la température des qubits.
Dans le détail, Quantum System Analysis introduit deux fonctionnalités innovantes. La première est un simulateur de dynamique temporelle qui modélise l'évolution temporelle des systèmes quantiques à l'aide d’opérateurs mathématiques hamiltoniens, dérivés de simulations électromagnétiques ou de circuits. Ceci permet une simulation précise d'expériences quantiques telles que les impulsions de Rabi et Ramsey, aidant ainsi les chercheurs à comprendre le comportement des qubits au fil du temps.
La seconde est un concepteur de ligne d'entrée du réfrigérateur à dilution qui permet une modélisation précise des lignes d'entrée du cryostat vers les qubits, ce qui facilite l'analyse du bruit thermique et l'estimation efficace de la température des qubits. En simulant l'architecture d'entrée du réfrigérateur, les ingénieurs peuvent ainsi minimiser les fuites de photons thermiques et améliorer la fidélité du système.
« Quantum System Analysis représente l'aboutissement d'une conception quantique unifiée, intégrant de manière fluide la modélisation électromagnétique au niveau des circuits avec une simulation complète au niveau du système, résume Chris Mueth, Senior Director for New Markets chez Keysight. En connectant ces différents domaines, il devient inutile d'utiliser des chaînes d'outils disparates ou de répéter des tests cryogéniques. En anticipant les résultats d’une conception grâce à la simulation, nous allons permettre aux chercheurs de valider leurs trevail au niveau du système plus tôt qu'auparavant dans le cycle de développement. »
Le logiciel Quantum System Analysis est disponible dans le cadre de la plateforme Advanced Design System (ADS) 2026 de Keysight et complète les solutions EDA quantiques existantes.
(*) Le prix Nobel de physique 2025 a récompensé les américains John Clarke et John Martinis et le français Michel Devoret pour la découverte de l'effet tunnel quantique macroscopique et de la quantification de l'énergie dans un circuit électrique.
