Des systèmes informatiques quantiques comportant des centaines de milliers, voire des millions de qubits, sont développés par IBM et Google et devraient être achevés dans les dix prochaines années.
Ordinateur quantique d'IBM. Photo : IBM
Fin 2018, IBM a établi le record du plus grand ordinateur quantique avec un processeur de 433 bits quantiques, ou qubits, unités de traitement de l'information quantique. Lors du sommet du G7, l'entreprise a annoncé une ambition encore plus grande : achever un ordinateur de 100 000 qubits d'ici dix ans.
IBM annonce un investissement de 100 millions de dollars pour créer un supercalculateur capable de résoudre des problèmes qu'aucun autre ne peut résoudre. L'idée est d'utiliser cet ordinateur de 100 000 qubits, associé aux meilleurs supercalculateurs, pour créer de nouveaux médicaments, de nouveaux engrais, de nouveaux composés pour batteries et une multitude d'autres applications.
L'informatique quantique traite l'information en exploitant les propriétés des particules élémentaires. Les électrons, les atomes et les petites molécules peuvent exister simultanément dans plusieurs états d'énergie (un processus appelé superposition), et les états des particules peuvent être liés entre eux. Chaque qubit peut exister simultanément dans les états 0 et 1, au lieu de 0 ou 1 comme un bit d'ordinateur classique, ce qui permet d'effectuer plusieurs calculs simultanément.
Ordinateur quantique à millions de qubits
Malgré leurs promesses, les ordinateurs quantiques n'ont encore rien accompli d'utile que les supercalculateurs conventionnels ne puissent réaliser. En effet, ils ne disposent pas de suffisamment de qubits et les systèmes informatiques quantiques sont facilement perturbés par de petites perturbations appelées bruit.
Les chercheurs prédisent que les systèmes informatiques quantiques devront évoluer considérablement, afin de pouvoir consacrer une grande partie des qubits à la correction des erreurs causées par le bruit.
Le nombre de qubits ne détermine donc pas à lui seul les capacités d'un ordinateur quantique. Il existe également des détails précis sur la manière dont les qubits sont construits, sur la manière dont ils peuvent être corrigés des erreurs dues au bruit et sur leur fonctionnement pratique.
Google annonce le développement d'un ordinateur quantique d'un million de qubits au cours de cette décennie. Photo : Reuters
IBM n'est pas la seule entreprise à viser haut. Google affirme vouloir créer un ordinateur quantique d'un million de qubits d'ici la fin de la décennie, avec seulement 10 000 qubits pour les calculs et le reste pour la correction des erreurs.
IonQ vise à disposer de 1 024 « qubits logiques », chacun composé d'un circuit de correction d'erreurs de 13 qubits physiques, d'ici 2028. PsiQuantum, comme Google, vise également à construire un ordinateur quantique d'un million de qubits, mais n'a pas divulgué de calendrier ni de configurations de correction d'erreurs.
Il n’y a aucune garantie de succès.
Les qubits d'IBM sont actuellement constitués d'anneaux métalliques supraconducteurs, qui ressemblent à des atomes lorsqu'ils fonctionnent à des températures de l'ordre du millikelvin, soit un peu au-dessus du zéro absolu (-273 °C). IBM affirme que les qubits de ce type ne peuvent évoluer que jusqu'à 5 000 qubits avec la technologie actuelle, ce qui n'est pas suffisant pour offrir un gain de calcul significatif.
Actuellement, chaque qubit supraconducteur d'IBM nécessite environ 65 watts pour fonctionner. Avec 100 000 qubits, il faudrait une centrale nucléaire pour alimenter la machine et des milliards de dollars pour la développer. Jay Gambetta, vice-président de l'informatique quantique chez IBM, a déclaré que l'entreprise prévoyait d'utiliser la technologie CMOS (complémentaire métal-oxyde semi-conducteur) qui pourrait être installée à proximité des qubits pour les faire fonctionner avec seulement quelques dizaines de milliwatts.
Le CMOS est encore au stade expérimental et les technologies nécessaires aux supercalculateurs quantiques n'existent pas encore, admet Gambetta.
Rien ne garantit que les 100 millions de dollars investis dans le projet suffiront à construire un ordinateur de 100 000 qubits. « Il y a assurément un risque », a déclaré Gambetta.
« Ce ne sera pas un voyage complètement sans heurts », a déclaré Joe Fitzsimons, PDG d'Horizon Quantum, un développeur de logiciels quantiques basé à Singapour.
Le plan d'IBM semble plausible, a déclaré Fitzsimons, même s'il existe des obstacles potentiels. « À cette échelle, il serait très difficile de développer des systèmes de contrôle capables d'exploiter efficacement un si grand nombre de qubits », a-t-il ajouté.
Selon Zing
Source
Comment (0)