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 6,1Mvisant 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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