CryoConcept : expert du froid extrême

Publié le 29 mars 2022

À des températures proches du zéro absolu, des technologies révolutionnaires comme l'informatique quantique réalisent tout leur potentiel. L’atteinte de ces températures ultra-basses en milieu industriel est un enjeu majeur et CryoConcept, filiale d’Air Liquide, est idéalement placée pour le relever.

Il suffit d’aller au sud-ouest de Paris, dans la Silicon Valley française, pour voir se développer certaines des technologies les plus avancées au monde. Autour du Centre CEA de Saclay qui se consacre à l'énergie atomique et aux énergies alternatives, de nombreux laboratoires, installations expérimentales et entreprises spécialisées dans les hautes technologies ont élu domicile. Parmi elles se trouve CryoConcept, producteur de réfrigérateurs à dilution ultra-basse température.

Initialement, l’entreprise faisait partie du Service de Physique de l'Etat Condensé (SPEC), sous la direction du Commissariat à l’Énergie Atomique. « L’entreprise a essaimé en 2001 et vingt ans plus tard, elle compte plus de 120 systèmes en service dans le monde », explique Guillaume Desaché, directeur général de CryoConcept. L’objectif primordial de l’entreprise est simple : créer une puissance de refroidissement à des températures ultra-basses. Environ 100 fois plus froides que dans l'espace, les températures de près de 10 millikelvin (soit - 273,14°C) ralentissent le mouvement des particules, quasiment jusqu'à l'arrêt complet. La matière commence alors à présenter des propriétés singulières, telles que la supraconductivité.

Ces températures ultra-basses sont cruciales pour mener des recherches avancées en informatique quantique, recherches dans lesquelles Air Liquide est pleinement investi. Depuis que le Groupe a pris une participation de 80 % dans la société CryoConcept en 2020, les synergies ne manquent pas.

L’avenir de l’ordinateur quantique

Malgré son apparente simplicité, l’objectif de CryoConcept représente un défi technologique considérable. L’ensemble des produits phares de l’entreprise repose sur le principe de réfrigération à dilution : créer une froid extrême à partir du mélange de deux isotopes de l’hélium, l’hélium 4 et l’hélium 3. La construction de réfrigérateurs à dilution est un domaine hautement spécialisé de l’ingénierie de précision, la liste des clients de CryoConcept constitue un véritable who’s-who des centres de recherche scientifique qui s’attaquent aux énigmes les plus persistantes de la physique. Par exemple : un contrat récent signé avec l’Institut Max Planck, pour une solution de réfrigération destinée à la recherche sur la matière noire.
L’environnement hautement stable à ultra-basse température créé par la solution brevetée Ultra-Quiet Technology (UQT) est absolument idéal pour l’informatique quantique et peut être personnalisé pour répondre à des exigences très spécifiques. « D’ici 2030, les ordinateurs quantiques, sauront effectuer des calculs actuellement hors de notre portée », explique Luc Gaffet, Directeur de Fusion and Big Market Science, Global Markets & Technologies chez Air Liquide, « Nous utiliserons des algorithmes ultra-puissants capables de fonctionner très vite, effectuant en quelques heures ou minutes des calculs pour lesquels  les machines d’aujourd’hui auraient besoin de milliers ou de millions d’années. »

En effet, les ordinateurs quantiques pourraient bientôt être en mesure d’effectuer des calculs qui prendraient un temps considérable aux machines d’aujourd’hui, apportant ainsi des solutions aux problèmes les plus pressants de l’humanité. Aujourd’hui, les plus grands ordinateurs quantiques du monde comptent  de l'ordre de 100 qubits1. L’objectif actuel de CryoConcept est d’aider les acteurs de ce domaine à atteindre leur objectif de 1 million de qubits, ce qui nécessite des réfrigérateurs à dilution de taille industrielle. Un défi d’envergure qu’ils relèvent en collaboration avec Air Liquide.

Partenaires d'innovation

Les équipes de CryoConcept et d’Air Liquide travaillent en étroite collaboration. C’est un partenariat fondé avant tout sur la confiance et sur une vision commune. Air Liquide renforce d’une part la recherche et le développement en cryogénie et accompagne CryoConcept dans l'industrialisation de son activité. « Pour passer du stade de la recherche à des applications industrielles ou critiques pour la sécurité, nos produits ont besoin de gagner en fiabilité et en disponibilité », déclare Guillaume Desaché. Par ailleurs, il existe un fort potentiel de rapprochement entre les deux entreprises : « Air Liquide utilise des liquéfacteurs d’hélium, et nous travaillons sur un moyen de les coupler avec nos réfrigérateurs à dilution. »

Luc Gaffet aussi y voit une collaboration gagnant-gagnant. « CryoConcept contribue à élargir notre offre client en ajoutant une nouvelle dimension dans le domaine des températures ultra-basses. Leur technologie utilise notamment de l’hélium 3 et l’hélium 4, deux molécules très rares, que nous fournissons à nos clients. »
 
CryoConcept, qui possède depuis longtemps la technologie et l’expérience nécessaires pour concevoir des températures ultra-basses, dispose désormais de l’expertise, des installations et des ressources d’Air Liquide. Avec de nouvelles opportunités de développement en perspective, CryoConcept est sur le point de jouer un rôle central dans l’avancement de la puissance de calcul quantique.
 
D'ici la fin de cette décennie, l'objectif est d'atteindre une puissance de calcul d'un million de qubits
1. For Josephson technology. The number of qubits is one of the indicators of computing power available for a quantum computer.