Quoi de neuf coté ordinateurs quantiques ?

Régulière­ment, je vous fais un point sur les évo­lu­tions des ordi­na­teurs quan­tiques et des logi­ciels et librairies per­me­t­tant de les exploiter. Au menu: les nou­velles chez IBM, Google, Microsoft, Intel, Atos, mais aus­si quelques élé­ment qui devraient piquer votre curiosité. Atten­tion, on com­mence à lire et on finit par tester un simulateur…

IBM tra­vaille sur un pro­to­type d’ordi­na­teur quan­tique à 50 qubits. Il sem­blerait que l’im­age que j’ai mise en avant pour cette arti­cle représente une par­tie de cet ordi­na­teur… ?! C’est la course, car Google promet le 49 qubits d’ici la fin de l’année (fidél­ité de 99,7%). Les 2 com­pag­nies sont vrai­ment au code à coude.

IBM Q offrira une con­fig­u­ra­tion processeur à 20 qubits dans son offre d’i­ci la fin de l’an­née. Plus de 60 000 util­isa­teurs ont déjà prof­ité de la plate­forme, avec 1.7M d’ex­péri­men­ta­tions. 

Big Blue annonce égale­ment une mise à jour de QISKit (Quan­tum Infor­ma­tion Soft­ware Kit), un out­il de développe­ment et d’exécution d’applications pour ses ordi­na­teurs quan­tiques Q Sys­tems ou des sim­u­la­teurs. QISKit pro­pose désor­mais des visu­al­i­sa­tions de l’état du sys­tème quan­tique. Et il s’intègre désor­mais à IBM Data Sci­ence Expe­ri­ence, l’outil de com­pi­la­tion qui relie les expéri­men­ta­tions souhaitées sur le matériel disponible.

De son coté, Google présente le com­pi­la­teur Open­Fermi­on, une bib­lio­thèque de logi­ciels open source qui per­me­t­tra d’ex­ploiter le poten­tiel de l’or­di­na­teur quan­tique. C’est dis­po sur Github. Elle est écrite en grande par­tie en Python et sous licence Apache 2.0. Elle devrait per­me­t­tre la sim­u­la­tion de mod­èles exploitant les fermi­ons (des sys­tèmes com­posés d’électrons en inter­ac­tion qui don­nent nais­sance aux pro­priétés de la matière) et de prob­lèmes de chimie quan­tique sur des ordi­na­teurs quan­tiques. Google sug­gère d’ailleurs de con­sid­ér­er Open­Fermi­on comme un nou­v­el out­il per­me­t­tant de génér­er et de com­pil­er des équa­tions de physique qui décrivent des sys­tèmes chim­iques ou matériels sous forme de représen­ta­tions pou­vant être inter­prétées par un ordi­na­teur quan­tique (source : devel­oppez).

Quant à Intel, la firme a dévoilé en octo­bre une nou­velle puce quan­tique de 17 qubits.

De son coté, Microsoft, qui accuse un sérieux retard sur Google et IBM vient de créer un nou­veau lan­gage de pro­gram­ma­tion dédié aux ordi­na­teurs quan­tiques, fruit de 17 années de travaux. Il n’a pas encore de nom, mais devrait être disponible sous Visu­al Stu­dio. Les développeurs devraient être en mesure d’emprunter des élé­ments de Python, C# et F# pour écrire une fonc­tion, etc. Dans cette image, vous pou­vez voir com­ment un pro­gramme est écrit pour effectuer une télé­por­ta­tion quan­tique. La ver­sion locale du sim­u­la­teur devrait offrir jusqu’à 32 qubits de puis­sance de cal­cul et jusqu’à 32 Go de mémoire vive.

En France, nous avons ATOS : je vous en par­lais en novem­bre dernier, ATOS veut se posi­tion­ner sur le marché du Quan­tique. Cela démarre par un ému­la­teur de qubits, le Quan­tum Learn­ing Machine per­me­t­tant de simuler le com­porte­ment d’un futur ordi­na­teur quan­tique. Le sys­tème, mod­u­laire, per­met d’émuler une machine quan­tique com­posée de 30 qubits pour l’entrée de gamme (1 To de mémoire vive) et jusqu’à 40 qubits pour le sys­tème le plus véloce (24 To). En com­plé­ment de son ému­la­teur, l’industriel français a mis au point un lan­gage de pro­gram­ma­tion pour le quan­tique, per­me­t­tant d’adresser 13 portes spé­ci­fiques des qubits. Cet assem­bleur de l’ère quan­tique se nomme aQuasm, pour Atos Quan­tum Assem­bly Lan­guage. Comme on dit si bien, à défaut d’ar­gent on a des idées… de fait, à défaut de pou­voir con­stru­ire une machine quan­tique, on créé un ému­la­teur pour faire mumuse avec.

Autre nou­velle impor­tante: Les ordi­na­teurs quan­tiques pour­raient être boost­és par 2 chercheurs japon­ais, Aki­ra Furu­sawa et Shuntaro Take­da. Ces derniers esti­ment que leur approche pour­rait per­me­t­tre de gér­er plus d’un mil­lion de qubits. A voir si la théorie est suiv­ie de faits…

Enfin, je vous pro­pose une petite rubrique “Le saviez-vous”, his­toire de vous don­ner 4–5 élé­ments de plus sur le sujet:

• En théorie, un sys­tème à 200 qubits n’est pas deux fois plus puis­sant qu’un sys­tème à 100 qubits mais 2 200 fois plus. A cause de la super­po­si­tion. Les qubits peu­vent occu­per les deux états à la fois (1 et 0). Euh, oui, mais on cal­cule ça com­ment ?Je sais pas trop, si vous avez une idée.
  

• 2 con­di­tions essen­tielles pour faire pass­er la révo­lu­tion quan­tique du rêve à la réal­ité : un très grand nom­bre de qubits, et les pro­téger effi­cace­ment con­tre la déco­hérence.

• Les qubits peu­vent être con­stru­its de divers­es façons, dont beau­coup impliquent des supra­con­duc­teurs super-refroidis, pour tir­er par­ti des pro­priétés de la mécanique quantique.Y‑a d’autres approches avec du nucléaire, ce serait radioac­t­if, mais plus stable.
  

• Le sys­tème 2000Q de D‑Wave est bel et bien un genre d’or­di­na­teur quan­tique basé sur une forme de cal­cul appelée “recuit simulé quan­tique” (en anglais “Quan­tum anneal­ing”). Atten­tion, il n’est pas un ordi­na­teur quan­tique à usage général. Par con­tre, il fait des trucs quan­tiques. Voir cette vidéo d’un youtu­ber qui a fait un tour chez D‑Wave et qui “unboxe” un ordi­na­teur quantique:
  

• Septem­bre : Une équipe de chercheurs d’IBM a util­isé avec suc­cès son ordi­na­teur quan­tique, IBM Q, pour simuler pré­cisé­ment la struc­ture molécu­laire de l’hydrure de béryl­li­um (BeH2). Il s’agit de la molécule la plus com­plexe jamais simulée grâce au traite­ment quan­tique.

• Pen­dant l’été 1992, il y a donc 25 ans, alors que le con­cept d’or­di­na­teur quan­tique venait tout juste d’être intro­duit en sci­ence et que la théorie du cal­cul quan­tique en était encore à ses débuts, un jeune physi­cien, Ben­jamin Schu­mach­er, allait intro­duire une idée et un nom qui allaient faire for­tune : le qubit. Plus d’infos sur futu­ra sci­ences.