L’ampleur des ordinateurs quantiques augmente rapidement. En 2022, IBM a pris la première place avec sa puce Osprey de 433 qubits. Hier, Atom Computing annoncé ils ont dépassé IBM avec un ordinateur quantique à atomes neutres de 1 180 qubits.
La nouvelle machine fonctionne sur une minuscule grille d’atomes maintenue en place et manipulée par des lasers dans une chambre à vide. Le premier prototype de 100 qubits de l’entreprise était une grille de 10 x 10 d’atomes de strontium. Le nouveau système est une grille de 35 x 35 atomes d’ytterbium (illustré ci-dessus). (La machine a de la place pour 1 225 atomes, mais Atom a jusqu’à présent effectué des tests avec 1 180.)
Les chercheurs en informatique quantique travaillent sur une gamme de qubits – l’équivalent quantique des bits représentés par les transistors dans l’informatique traditionnelle –, notamment de minuscules boucles de fils supraconducteurs (Google et IBM), des ions piégés (IonQ) et des photons, entre autres. Mais Atom Computing et d’autres sociétés, comme QuEra, pensent que les atomes neutres, c’est-à-dire les atomes sans charge électrique, ont un plus grand potentiel d’évolution.
En effet, les atomes neutres peuvent conserver leur état quantique plus longtemps et ils sont naturellement abondants et identiques. Les qubits supraconducteurs sont plus sensibles au bruit et aux défauts de fabrication. Les atomes neutres peuvent également être regroupés plus étroitement dans le même espace, car ils n’ont aucune charge susceptible d’interférer avec leurs voisins et peuvent être contrôlés sans fil. Et les atomes neutres permettent une configuration à température ambiante, par opposition aux températures quasi nulles absolues requises par d’autres ordinateurs quantiques.
L’entreprise est peut-être sur quelque chose. Ils ont désormais augmenté le nombre de qubits dans leur machine d’un ordre de grandeur en seulement deux ans et pensent pouvoir aller plus loin. Dans une vidéo expliquant la technologiele PDG d’Atom, Rob Hays, a déclaré qu’ils voyaient « une voie permettant d’atteindre des millions de qubits en moins d’un centimètre cube ».
« Nous pensons que le nombre de défis auxquels nous avons dû faire face pour passer de 100 à 1 000 est probablement beaucoup plus élevé que le nombre de défis auxquels nous serons confrontés lorsque nous nous dirigerons vers ce que nous voulons ensuite : 10 000, 100 000 », cofondateur d’Atom. et le directeur technique Ben Bloom dit Ars Technica.
Mais l’échelle ne fait pas tout.
Les ordinateurs quantiques sont extrêmement capricieux. Les qubits peuvent être éliminés des états quantiques par des champs magnétiques parasites ou des particules de gaz. Plus cela se produit, moins les calculs sont fiables. Alors que la mise à l’échelle a retenu beaucoup d’attention il y a quelques années, l’accent s’est déplacé vers la correction des erreurs au service de l’échelle. En effet, le nouvel ordinateur d’Atom Computing est plus gros, mais pas forcément plus puissant. L’ensemble ne peut pas encore être utilisé pour exécuter un seul calcul, par exemple en raison de l’accumulation d’erreurs à mesure que le nombre de qubits augmente.
Il y a cependant eu récemment des mouvements sur ce front. Plus tôt cette année, l’entreprise a démontré possibilité de vérifier les erreurs en cours de calcul et potentiellement corriger ces erreurs sans perturber le calcul lui-même. Ils doivent également limiter globalement les erreurs au minimum en augmentant la fidélité de leurs qubits. R.papiers récents, chacun montrant des progrès encourageants dans approches à faible erreur à l’informatique quantique à atomes neutres, donnez une nouvelle vie à l’entreprise. La réduction des erreurs peut être, en partie, un problème d’ingénierie qui peut être résolu avec un meilleur équipement et une meilleure conception.
« Ce qui a retenu les atomes neutres, jusqu’à ce que ces articles soient publiés, c’était simplement tous les éléments classiques que nous utilisons pour contrôler les atomes neutres », a déclaré Bloom. « Et ce que cela a essentiellement montré, c’est que si vous pouvez travailler sur des choses classiques – travailler avec des sociétés d’ingénierie, travailler avec des fabricants de lasers (ce que nous faisons) – vous pouvez réellement réduire tout ce bruit. Et maintenant, tout d’un coup, vous vous retrouvez avec ce système quantique incroyablement, incroyablement pur.
En plus de la correction d’erreurs dans les ordinateurs quantiques à atomes neutres, IBM a annoncé cette année avoir développé des codes de correction d’erreurs pour l’informatique quantique cela pourrait réduire le nombre de qubits nécessaires d’un ordre de grandeur.
Pourtant, même avec la correction des erreurs, les ordinateurs quantiques à grande échelle et tolérants aux pannes auront besoin de centaines de milliers, voire de millions de qubits physiques. Et d’autres défis, comme le temps nécessaire pour déplacer et enchevêtrer un nombre toujours plus grand d’atomes, existent également. Mieux comprendre et travailler à résoudre ces défis est la raison pour laquelle Atom Computing recherche l’échelle en même temps que la correction des erreurs.
En attendant, la nouvelle machine peut être utilisée pour résoudre des problèmes plus petits. Bloom a déclaré que si un client souhaitait exécuter un algorithme de 50 qubits (l’entreprise envisage de proposer l’ordinateur à ses partenaires l’année prochaine), il l’exécuterait plusieurs fois en utilisant l’ensemble de l’ordinateur pour arriver plus rapidement à une réponse fiable.
Dans un domaine composé de géants comme Google et IBM, il est impressionnant qu’une startup ait fait évoluer ses machines si rapidement. Mais la barre des 1 000 qubits d’Atom Computing ne durera probablement pas longtemps. IBM est prévoit d’achever sa puce Condor de 1 121 qubits Plus tard cette année. La société poursuit également une approche modulaire, un peu comme les processeurs multipuces courants dans les ordinateurs portables et les téléphones, dans laquelle l’évolutivité est obtenue en reliant de nombreuses puces plus petites.
Nous sommes toujours dans le étapes naissantes de l’informatique quantique. Les machines sont utiles pour la recherche et l’expérimentation mais ne posent pas de problèmes pratiques. Les multiples approches permettant de progresser en termes d’échelle et de correction d’erreurs, deux des grands défis du domaine, sont encourageantes. Si cet élan se poursuit dans les années à venir, l’une de ces machines pourrait enfin résoudre le premier problème utile qu’aucun ordinateur traditionnel ne pourrait jamais résoudre.
Crédit d’image : Informatique atomique
