Ordinateur Quantique: faisons le points mi-2017 !

La semaine dernière, je vous présentais les plans d’un ordinateur quantique open-source, une première dans le domaine ! Bon, ça reste relativement théorique tout de même puisque ce même ordinateur n’a pas encore été construit, sur ces bases. Aujourd’hui, nous allons parler des dernières avancées chez Google et IBM avec cette fameuse course  à la suprématie quantique ! Et puis, nous verrons que l’Europe tend vers une autre stratégie: le bio-ordinateur moléculaire.

Introduction à l’informatique quantique

Je ne vais pas réintroduire ici les bases de l’informatique quantique. J’avais écrit un article sur la question il y a un an, et puis vous trouverez également une mise à jour importante de ma page ordinateur Quantique, avec notamment la partie Programmation. Au delà de cela, il y a cette excellente présentation de Science Étonnante sur le sujet:

Il est important également de bien comprendre cette notion d’intrication qui est développée dans cette autre vidéo:

Au menu : le spin, les états intriqués, le paradoxe EPR d’Einstein-Podolsky-Rosen, les inégalités de Bell, les théories à variables cachées et l’expérience d’Alain Aspect.

Sans cela, on ne peut pas comprendre les différences entre 2 architectures différentes de systèmes quantiques. Nous allons y revenir.

Chez Google

En 2014, Google a embauché le physicien John Martinis pour mettre au point ses puces quantiques. Souvent, les grandes avancées viennent de l’embauche d’un chercheur ou de l’acquisition d’une société. A ce rythme, seules les grandes compagnies seront capables d’innover prochainement (si ce n’est pas déjà le cas). L’équipe de Martinis a mis en place une nouvelle puce quantique pour tester le design et les propriétés nécessaires pour mener cette comparaison avec les ordinateurs classiques.

Google confirme qu’il pourra livrer avant fin 2017 un système quantique intégrant 49 qubits et offrant une fidélité de 99,7 %. Jusqu’à aujourd’hui, le système quantique le plus puissant présenté par la firme en 2015 ne renfermait que 9 qubits.

Pourquoi 49 ? L’objectif est de dépasser la simulation obtenue de 45 qubits via un supercalculateur « conventionnel » de 29 pétaFLOPS, du nom de Cori.

Ce sera alors la “suprématie quantique”, c’est à dire la 1ère fois qu’un ordinateur quantique dépasse le meilleur ordinateur classique sur un problème particulier.

D-Wave et l’intrication quantique

Il y a quelques temps, je vous parlais des 2000 qubits de D-wave… alors les 49 qubits de Google paraissent bien dépassés… en fait non !

Plus précisément, lorsque D-Wave annonce un simulateur disposant de 2000 qubits, il ne faut pas entendre 2000 qubits quantiquement intriqués, ce qui est la norme lorsqu’on parle de qubits.

Sans l’intrication quantique, l’effet exponentiel de l’augmentation de qbits disparaît. En d’autres mots, il y a une différence majeure entre 2000 qubits parfaitement intriqués et 2000 * 1 qubit sans intrication, ou même avec 1000 * 2 pairs de qubits intriqués. Il y a donc un continuum de niveau d’intrication des qbits, et la possibilité d’accélération quantique de l’algorithme de recuit simulé dépend de ce niveau d’intrication.

Où en est IBM de son coté ?

IBM renforce les capacités de son système quantique accessible sur le Cloud, avec deux nouveaux processeurs quantiques :

  • Le premier, mis gratuitement à disposition des développeurs et chercheurs sur le Cloud d’IBM, renferme 16 qubits. Jusqu’à présent, les tests proposés par IBM à la communauté scientifique tournaient sur un système à 5 qubits. Le kit de dev est accessible via Github.

  • Le second est un processeur quantique de 17 qubits qui sera le composant des IBM Q qui seront commercialisés prochainement.

IBM pense pouvoir bientôt livrer des systèmes 50 qubits également (encore cette idée de suprématie quantique après laquelle tout le monde court). Ces systèmes devraient permettre la résolution de problèmes sur lesquels butent les IA comme Watson en raison de données insuffisantes.

Au delà ?

L’Europe a un projet sur 5 ans avec un budget de 6,1M€ visant à mettre au point des bio-ordinateurs moléculaires qui pourraient surpasser les ordinateurs quantiques.

L’Horizon 2020 de l’Union Européenne a lancé le projet Bio4Comp pour construire un ordinateur ayant une plus grande vitesse de traitement et une consommation d’énergie inférieure à celle des ordinateurs les plus avancés existants aujourd’hui.

En Avril dernier, un record avec les fameuses corrélations de Bell de l’effet E.P.R a été obtenu avec environ 500K atomes de rubidium 87 ! 2 ans avant, le record était de 3000 atomes ! Ce qui devrait aussi avoir des répercussions coté informatique quantique.

Bref, cela bouge vite dans le domaine et c’est un secteur qu’il faut surveiller de près, surtout si vous vous intéressez au machine Learning. Certes, les algos restent limités et on est pas du tout prêt à pouvoir utiliser ces derniers dans le cadre de l’IA (quoi que…), mais dans tous les cas, l’accélération actuelle du progrès à laquelle nous assistons nous promet des avancées rapides dans le domaine. Alors s’il faut suivre l’info pour ne pas être perdu le moment venu, il est important de se tenir informé dès maintenant !

 

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