Informatique quantique : Un processeur atteint 100 qubits grâce à une technique insolite

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Informatique quantique : Un processeur atteint 100 qubits grâce à une technique insolite

En refroidissant des atomes jusqu’à un niveau proche du zéro absolu, puis en les contrôlant à l’aide de lasers, une société a réussi à créer un processeur quantique de 100 qubits, comparable aux systèmes mis au point jusqu’à présent par les principaux acteurs du secteur quantique. ColdQuanta, une société américaine spécialisée dans la manipulation d’atomes froids, a dévoilé le nouveau processeur quantique, qui constituera la base de l’ordinateur quantique à porte de 100 qubits de la société, dont le nom de code est Hilbert, et qui sera lancé cette année, après de derniers ajustements.

Il existe différentes approches de l’informatique quantique. Parmi celles qui ont pris de l’importance, ces dernières années figurent les systèmes supraconducteurs, les ions piégés, les ordinateurs quantiques photoniques et même les qubits de spin en silicium. Les atomes froids, en revanche, ont peu fait parler d’eux jusqu’à présent. Pourtant, le processeur quantique de 100 qubits de ColdQuanta pourrait apparemment concurrencer les normes les plus élevées du secteur : le système quantique actuel d’IBM, Hummingbird, prend par exemple en charge 65 qubits.

Dans les trois prochaines années, ColdQuanta espère créer un système dépassant les 1 000 qubits. De quoi faire jeu égal avec IBM, qui entend lancer un ordinateur quantique de 1 121 qubits en 2023. « Nous entendons beaucoup parler d’ions supraconducteurs et piégés et, à certains égards, l’atome froid est le petit nouveau, mais nous pensons qu’il est très prometteur en termes d’évolutivité », explique à ZDNet Paul Lipman, président de l’informatique quantique chez ColdQuanta.

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Refroidir pour mieux contrôler

L’approche de ColdQuanta consiste à traiter les atomes comme des qubits et à les ramener à des températures extrêmement basses, où leurs propriétés quantiques peuvent être manipulées avec une grande précision. Dans un tel environnement isolé, les atomes sont protégés du bruit ambiant et peuvent conserver leurs propriétés quantiques beaucoup plus longtemps. Refroidir des particules pour mieux les contrôler n’est pas nouveau dans le monde quantique : les processeurs supraconducteurs de Google et d’IBM nécessitent des températures ramenées à zéro kelvin (- 273,15°C).

Pour autant, l’approche des atomes froids de ColdQuanta va encore plus loin. Les atomes sont refroidis jusqu’au niveau microkelvin, c’est-à-dire 1 000 fois plus froids que dans la méthode supraconductrice. Cependant, au lieu d’utiliser de grands réfrigérateurs, ColdQuanta piège les atomes à l’aide de lasers pour les refroidir, avant d’utiliser une combinaison de lasers et d’impulsions micro-ondes pour les disposer en portes qui constituent un circuit quantique.

« Parce que nous les refroidissons avec des lasers plutôt qu’avec des réfrigérateurs à dilution, nous n’avons pas les mêmes problèmes de mise à l’échelle en termes de construction d’énormes réfrigérateurs pouvant contenir un grand nombre de qubits », explique Paul Lipman. « Nous les refroidissons jusqu’au microkelvin, mais nous le faisons dans un dispositif qui peut tenir dans votre main à température ambiante. »

Tirer profit de la particularité des atomes

Pour rappel, les atomes sont 10 000 fois plus petits que les qubits supraconducteurs, ce qui signifie que de nombreux qubits d’atomes froids peuvent être serrés les uns contre les autres sur un espace beaucoup plus petit, explique le dirigeant de ColdQuanta. Ce qui nécessiterait un espace d’un mètre carré pour un processeur quantique supraconducteur qui peut être placé sur un système d’atomes froids de la taille d’un ongle, fait-il valoir. « Les atomes froids ont cette évolutivité intrinsèque qui est très attrayante », soulève-t-il.

La capacité des atomes froids à évoluer rapidement est l’un des principaux arguments de vente de ColdQuanta, mais il reste quelques défis techniques qui, pour l’instant, limitent encore la taille de Hilbert. Les scientifiques de la société étudient par exemple comment l’utilisation des lasers change lorsque le nombre de qubits augmente de plusieurs ordres de grandeur, et des bancs d’essai sont déjà en cours dans le laboratoire pour déterminer la meilleure voie à suivre.

Les principes fondamentaux de l’approche ont toutefois été testés et éprouvés, et les atomes froids ont déjà des performances similaires à celles des processeurs quantiques de pointe, affirme Paul Lipman. Et pas seulement en ce qui concerne le nombre de qubits : les données de la société montrent également que le système est comparable aux ordinateurs quantiques d’IBM et de Google en ce qui concerne la connectivité, c’est-à-dire en termes de nombre de qubits pouvant interagir entre eux, et la cohérence, c’est-à-dire la durée pendant laquelle les propriétés quantiques peuvent être maintenues.

Pourparlers avec Azure, AWS et Google Cloud

Paul Lipman est convaincu que ces résultats prometteurs permettront à ColdQuanta de se démarquer dans un écosystème qui se développe à un rythme effréné. De nouveaux jalons sont annoncés par les entreprises quantiques, grandes et petites, à un rythme rapide, et le nombre d’approches de l’informatique quantique se multiplie rapidement, chacune avec ses propres avantages et défis – ce qui rend de plus en plus difficile de distinguer le battage publicitaire de la réalité.

ColdQuanta n’a pas encore annoncé publiquement de clients, mais la société travaille particulièrement sur les problèmes d’optimisation, qui pourraient trouver des applications dans la logistique, la science des matériaux et les télécommunications.

La société a également un partenariat de longue date avec la défense américaine, qui a accordé à ColdQuanta un total de 7,4 millions de dollars pour développer un ordinateur quantique évolutif à base d’atomes froids pour des applications de défense telles que l’allocation de ressources, la logistique et la reconnaissance d’images. Hilbert devrait être lancé dans le courant de l’année et sera disponible sur le cloud privé de ColdQuanta. La société est également en pourparlers avec Amazon, Microsoft et Google pour rendre l’ordinateur quantique accessible sur AWS, Azure et Google Cloud.

Source : ZDNet.com

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