Mais avant que la physique quantique ne révolutionne l’informatique, Intel et ses rivaux devront apprendre à fabriquer des machines beaucoup plus puissantes.
La puce informatique quantique Intel Tunnel Falls abrite 12 qubits, un nombre relativement faible d’éléments de traitement informatique quantique, mais c’est un pas vers des processeurs à plus grande échelle.
Intel a construit un processeur quantique appelé Tunnel Falls qu’il proposera aux laboratoires de recherche dans l’espoir de rendre pratique cette technologie informatique révolutionnaire.
Le processeur Tunnel Falls, annoncé jeudi, abrite 12 des éléments fondamentaux de traitement de données appelés qubits. C’est une étape majeure dans la tentative du fabricant de puces de développer du matériel informatique quantique qui, espère-t-il, finira par surpasser ses rivaux.
Intel, contrairement à la plupart de ses rivaux, fabrique ses qubits à partir d’électrons individuels logés dans des puces informatiques cousines de celles qui alimentent des millions de PC. L’entreprise est à la traîne. Des rivaux comme IBM, Google, Quantinuum et IonQ proposent des ordinateurs quantiques depuis des années, mais Intel pense que lier sa fortune à la technologie des puces conventionnelles permettra finalement des progrès plus rapides.
« Pour moi, il est naturel d’utiliser les outils déjà développés plutôt que d’avoir à développer de nouveaux outils », a déclaré Jim Clarke, directeur du matériel informatique quantique chez Intel Labs. Intel fabrique ses propres puces informatiques quantiques dans son usine D1 en Oregon .
Vous n’achèterez pas votre propre ordinateur quantique, mais ils pourraient affecter votre vie très directement. Parmi ceux qui investissent dans la technologie figurent des sociétés de services financiers à la recherche d’investissements plus rentables, des chercheurs en science des matériaux espérant de meilleures batteries, des sociétés pharmaceutiques essayant de concevoir de meilleurs médicaments et des gouvernements essayant de déchiffrer les communications cryptées de leurs adversaires.
Ces défis sont hors de portée des ordinateurs conventionnels, mais l’informatique quantique a le potentiel de les relever en tirant parti de la physique étrange de l’ultrapetit. Les ordinateurs quantiques d’aujourd’hui ne sont généralement pas pratiques, et la pleine promesse de la technologie reste à des années, mais les physiciens et les ingénieurs ont fait des progrès constants année après année.
Intel, un expert de la fabrication à grande échelle, espère contribuer à accélérer les choses en construisant de nombreuses puces quantiques, qu’il appelle des unités de traitement quantique, ou QPU. L’université du Maryland, l’un des centres bénéficiant d’un programme du gouvernement américain pour accélérer les progrès de l’informatique quantique, utilisera des machines Intel.
La course à l’informatique quantique
Une caractéristique notable de l’informatique quantique est la grande variété d’approches. Intel utilise des électrons, stockant des données avec une propriété mécanique quantique appelée spin qui est analogue aux deux directions qu’une toupie peut tourner. IBM et Google utilisent de petits circuits électriques de matériaux supraconducteurs. IonQ et Quantinuum manipulent des atomes chargés stockés dans un piège. D’autres approches impliquent des atomes neutres et même la plus fugace des particules, le photon.
À une échelle suffisamment petite, la mécanique quantique domine la physique et tout peut devenir un qubit, a déclaré Seth Lloyd, pionnier de l’informatique quantique et chercheur au MIT, dans une interview précédente. « C’est une question de savoir si vous pouvez les masser de la bonne manière pour les convaincre de calculer. »
En d’autres termes, l’informatique quantique n’est pas une course de chevaux comme sur le marché traditionnel des puces informatiques. C’est plus comme un cheval opposé à un faucon, une moto et un sprinteur olympique.
Intel aime son approche. Tunnel Falls est en cours de fabrication aujourd’hui, mais la société va très bientôt « retirer » son successeur, ce qui signifie que la conception est terminée, et qu’elle a commencé à concevoir le modèle après cela, a déclaré Clarke. Douze qubits représentent une infime fraction de ce qui est nécessaire pour des ordinateurs quantiques utiles, mais Intel a commencé par une approche simple conçue pour une amélioration rapide et des progrès soutenus au fil des années nécessaires à la fabrication d’ordinateurs quantiques sérieux.
La puce de test de l’ordinateur quantique Tunnel Falls d’Intel perchée sur le bout du doigt. Intel
« La prochaine grande étape est lorsque nous aurons quelques milliers de qubits », une quantité qui permettra aux ingénieurs en informatique quantique de corriger les erreurs fréquentes qui affectent les opérations de qubit, insiste Jim Clarke. « C’est probablement dans trois, quatre ans, peut-être cinq ans », a déclaré Clarke. « Et c’est probablement au début des années 2030 ou au milieu des années 2030 avant que nous ayons un million de coudées qui vont changer le monde. »
Intel conçoit non seulement les QPU, mais aussi les liaisons de données cruciales qui relient chaque qubit au monde extérieur. Les ordinateurs quantiques d’aujourd’hui ressemblent souvent à des lustres de haute technologie, avec des conduits de communication en métal brillant qui descendent vers le processeur, mais cette conception volumineuse ne fonctionnera pas avec des milliers ou des millions de qubits. Intel pense que ses puces de contrôle et sa technologie d’interconnexion de puces seront des éléments nécessaires d’un système global.
De nombreux concurrents
L’un des plus grands rivaux d’Intel, IBM, propose déjà plusieurs ordinateurs quantiques de 127 qubits à des fins de recherche et d’utilisation commerciale, avec une machine de 433 qubits opérationnelle.
« Nous avons un plan pour transmettre cela à des centaines de milliers de qubits en utilisant des qubits supraconducteurs », rajoute Jerry Chow, responsable de l’effort de matériel informatique quantique d’IBM. IBM travaille sur des puces informatiques quantiques avec un troupeau de noms de code — Egret, Heron, Condor, Crossbill — qui sont conçus pour prouver de nouvelles technologies pour réduire les erreurs et améliorer les connexions qubit à qubit qui sont au cœur des machines .
Et ça progresse. Mercredi, il a obtenu une place convoitée sur la couverture de la revue Nature pour des recherches montrant que sa puce informatique quantique Eagle de 127 qubits peut surpasser les machines conventionnelles en simulant la physique des matériaux qui produisent des effets comme le magnétisme.
Intel a essayé et rejeté l’approche qubit de supercalcul, a déclaré Clarke. Ses qubits de spin sont un million de fois plus petits qu’un circuit supraconducteur, ce qui permet à l’entreprise d’en installer 25 000 sur chaque plaquette de silicium de 300 mm qui transite par son usine de fabrication de puces, appelée fab . Lorsqu’Intel rencontre un problème lors de la construction de puces quantiques, il détermine comment adapter le qubit à la fabrication de puces traditionnelles, et non l’inverse.
Désaccord avec l’approche d’Intel
De tels arguments n’ont pas convaincu les autres. Google s’en tient aux qubits supraconducteurs.
« Les qubits supraconducteurs sont en tête des mesures critiques. Nous sommes convaincus qu’ils constituent la technologie de pointe pour l’avenir des supercalculateurs quantiques », a déclaré Google dans un communiqué, soulignant leur vitesse de traitement et leurs progrès vers la correction des erreurs pour maintenir les calculs sur la bonne voie plus longtemps. « Nous voyons une voie claire pour adapter notre technologie à des machines à grande échelle et à correction d’erreurs d’usage général. »
Et le directeur général d’IonQ, Peter Chapman, estime que l’approche d’Intel est trop rigide pour les ordinateurs quantiques pratiques à grande échelle. Son entreprise développe des machines à pièges à ions qui déplacent des atomes chargés, permettant à différents qubits d’interagir les uns avec les autres pour le calcul. Fixer des qubits sur la surface d’une puce complique considérablement les calculs, a-t-il déclaré.
« Ce qui fonctionnait dans le passé en informatique – les processeurs à base de silicium – n’est pas la bonne solution pour l’ère du quantique », précise Peter Chapman.
Les désaccords profonds sur la meilleure approche seront peut-être résolus à mesure que les machines évolueront et grossiront. Les plans d’Intel s’appuient sur son avantage en matière de fabrication, puisant dans son expérience dans la construction de certains des appareils électroniques les plus compliqués de la planète.
« Tout le monde n’a pas une fab comme celle-ci dans sa poche arrière », conclut JimClarke.
