Malgré de multiple controverses autours d’elles, l'IA et l'informatique quantique sont censées être les deux principales technologies qui influenceront le plus notre évolution dans les années à venir. Alors que l'IA semble connaître un développement beaucoup plus accéléré grâce à toutes sortes de projets open source, l'expérimentation de l'informatique quantique nécessite un matériel lourd et d'un coût exorbitant. Intel, le géant des semi-conducteurs, a fait une annonce importante dans le domaine de l’informatique quantique. Il a dévoilé son nouveau processeur quantique de 128 qubits, baptisé Horse Ridge II, qui devrait être livré à ses partenaires de recherche d’ici la fin de l’année.Le processeur quantique est basé sur la technologie de spin de silicium, qui consiste à manipuler les états quantiques des électrons dans des transistors de silicium à l’aide de signaux micro-ondes. Cette technologie présente plusieurs avantages par rapport aux autres approches utilisant des circuits supraconducteurs ou des ions piégés dans des champs électriques ou magnétiques. Elle permet notamment de réduire la taille et la complexité du processeur, d’augmenter sa fiabilité et sa cohérence, et de diminuer son coût de fabrication.
Intel espère que son processeur quantique pourra contribuer à accélérer le développement de l’informatique quantique, qui promet de résoudre des problèmes impossibles à traiter avec les ordinateurs classiques. Parmi les domaines d’application potentiels, on trouve l’optimisation, la chimie, la physique, les matériaux, la cryptographie et l’intelligence artificielle.
IBM a annoncé en début de mois en mai de l’année dernière qu'elle prévoyait de revoir ses ambitions quantiques à la hausse et a révisé la feuille de route de 2020 avec un objectif encore plus ambitieux : exploiter un système de 4 000 qubits d'ici 2025. « En 1969, les humains ont surmonté des obstacles technologiques sans précédent pour entrer dans l'histoire : nous avons envoyé deux des nôtres sur la Lune et les avons ramenés sains et saufs. Les ordinateurs d'aujourd'hui sont capables de saisir avec précision les moindres détails de notre univers, mais ils ne sont pas à la hauteur », déclare IBM.
Lors de son Quantum Summit 2022, IBM a présenté en détail son nouveau processeur quantique Osprey et a fait le point sur son prochain matériel IBM Quantum System Two. IBM a annoncé la dernière génération de sa famille de processeurs quantiques. Elle arrive avec un nombre de qubits plus de trois fois supérieur à celui du processeur Eagle de la génération précédente, Osprey est le premier à offrir plus de 400 qubits, ce qui indique que l'entreprise est en bonne voie pour lancer le premier processeur de 1 000 qubits l'année prochaine. Il reste encore beaucoup de chemin à parcourir avant l'arrivée du fabuleux système à 4 158 qubits, prévue pour 2025.
En fin d'année dernière, SpinQ, une société chinoise d'informatique quantique basée à Shenzen, a présenté ce qu’elle appelle, « les premiers ordinateurs quantiques portables au monde ». Les modèles d'ordinateurs quantiques portables Gemini Mini, Gemini et Triangulum de SpinQ / Switch-Science sont bien plus petits que les ordinateurs quantiques les plus rapides actuels et, de ce fait, leur puissance de calcul est proportionnellement réduite. Par rapport au QPU Osprey d'IBM qui intègre 433 qubits, les processeurs portables de SpinQ n'offrent qu'un maximum de 3 qubits.
Bien entendu, en raison de la taille réduite, la technologie des qubits est également plus rudimentaire. Au lieu de qubits supraconducteurs qui nécessitent des températures très basses, le processeur quantique portable est équipé de qubits qui fonctionnent sur la base de la résonance magnétique nucléaire. Ce type de technologie ne permet malheureusement pas d'exploiter les propriétés d'intrication quantique qui rendent les QPU potentiellement plus rapides que les processeurs à transistors.
Intel tente de construire des qubits à base de silicium qui peuvent bénéficier des développements sur lesquels la plupart des autres entreprises travaillent. L'entreprise espère « suivre les traces de ce que l'industrie CMOS fait depuis des années », a déclaré Clarke lors d'une conférence de presse et d'une réunion d'analystes. L'objectif, selon Clarke, est de s'assurer que la réponse à la question « que devons-nous changer dans notre puce en silicium pour la fabriquer ? » soit « le moins possible. »
Les qubits sont basés sur des points quantiques, des structures dont la taille est inférieure à la longueur d'onde d'un électron dans le matériau. Les points quantiques peuvent être utilisés pour piéger des électrons individuels, et les propriétés de l'électron peuvent alors être utilisées pour stocker des informations quantiques. Intel utilise son expertise en matière de fabrication pour concevoir le point quantique et créer toutes les caractéristiques voisines nécessaires pour définir et lire son état et effectuer des manipulations.
Intel mise sur la communauté pour améliorer son matériel quantique
Toutefois, Clarke a expliqué qu'il existe différentes manières d'encoder un qubit dans un point quantique (Loss-DiVincenzo, singlet-triplet et échange seulement, pour les curieux). Cela met en évidence une autre différence essentielle par rapport aux efforts d'Intel : Alors que la plupart de ses concurrents se concentrent uniquement sur la promotion d'une communauté de développeurs de logiciels, Intel tente simultanément de développer une communauté qui l'aidera à améliorer son matériel. (Pour les développeurs de logiciels, la société a également publié un kit de développement de logiciels). Intel Quantum SDK est une pile complète d'informatique quantique en simulation qui offre un environnement de développement personnalisable pour un large éventail de développeurs.
« Le SDK Intel Quantum aide les programmeurs à se préparer aux futurs ordinateurs quantiques commerciaux à grande échelle. Il aidera non seulement les développeurs à apprendre comment créer des algorithmes et des applications quantiques en simulation, mais il fera également progresser l'industrie en créant une communauté de développeurs qui accélérera le développement d'applications, afin qu'elles soient prêtes lorsque le matériel quantique d'Intel sera disponible », Anne Matsuura, directrice des applications et de l'architecture quantiques, Intel Labs.
Pour aider cette communauté à démarrer, Intel enverra des processeurs Tunnel Falls à quelques universités : Les universités du Maryland, de Rochester, du Wisconsin et le Sandia National Lab seront les premières à recevoir la nouvelle puce, et l'entreprise souhaite en inscrire d'autres. L'espoir est que les chercheurs de ces sites aident Intel à caractériser les sources d'erreur et les formes de qubits qui offrent les meilleures performances.
Cela dit, Intel prévoit d'apporter de nombreuses améliorations par ses propres moyens. Clarke a décrit comment l'entreprise fabrique des plaquettes entières remplies de puces quantiques, avec un taux de rendement de plus de 95 % sur les processeurs individuels de la plaquette. L'entreprise a également mis au point un matériel qui lui permet de refroidir des plaquettes entières et de tester des centaines de puces individuelles pendant la nuit. Cette technologie devrait l'aider à déterminer ce qui fonctionne en termes de fabrication et quelles caractéristiques sont associées à de meilleures performances.
Toutefois, pour utiliser la puce, il faut encore connecter des puces individuelles à un circuit imprimé et le faire descendre à des degrés proches du zéro absolu dans un système de réfrigération par dilution. Cela pourrait finalement constituer un goulot d'étranglement pour les tests, étant donné qu'Intel peut probablement fabriquer beaucoup plus d'appareils qu'elle ne peut en utiliser - une autre raison pour laquelle il est judicieux pour l'entreprise de les expédier à d'autres.
Bien que Tunnel Falls ne dispose que d'une douzaine de qubits, M. Clarke est suffisamment confiant dans les capacités de fabrication de l'entreprise pour prévoir des milliers de qubits d'une qualité suffisante pour permettre la correction d'erreurs d'ici 2027, ce qui n'est pas très éloigné des attentes de l'entreprise IBM, qui est actuellement en tête pour le nombre de qubits. Toutefois, contrairement aux transmons d'IBM, les qubits d'Intel sont suffisamment petits pour pouvoir être intégrés sur une seule puce, ce qui évitera de devoir trouver un moyen d'enchevêtrer le matériel sur plusieurs puces. Une mesure clé des progrès accomplis pourrait intervenir dès l'année prochaine, lorsqu'Intel promettra le successeur de Tunnel Falls ; le nombre de qubits dans cette puce devrait nous donner une idée plus précise de la rapidité de la mise à l'échelle.
Source : Intel
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