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12 Déc, 2023

La percée du programme DARPA promet des ordinateurs quantiques plus pratiques

La percée du programme DARPA promet des ordinateurs quantiques plus pratiques

La percée repose sur la combinaison des technologies informatiques classiques et quantiques

Un programme de la DARPA revendique une avancée majeure dans le domaine de l’informatique quantique. Le programme d’optimisation avec des dispositifs quantiques à échelle intermédiaire bruyants (ONISQ : Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum) a créé le premier circuit quantique au monde avec des bits quantiques logiques (qubits).

Basée sur des concepts qui ressemblent presque à de la magie ou de la folie, l’informatique quantique a le potentiel de révolutionner les ordinateurs tels que nous les connaissons. En exploitant les effets quantiques et certaines mathématiques relativement complexes, l’informatique quantique pourrait accélérer le traitement de l’information de plusieurs ordres de grandeur par rapport à l’informatique classique et repousser les frontières de l’intelligence artificielle, de la biochimie, de la cryptographie et de bien d’autres domaines.

Tout cela est très impressionnant mais bute sur le fait qu’il s’est avéré assez difficile de faire passer l’informatique quantique au-delà de la phase expérimentale. Cela s’explique en partie par le fait que l’informatique quantique a un taux d’erreur très élevé, ce qui n’est pas surprenant lorsque le principe repose sur le fait qu’au lieu du binaire des uns et des zéros de l’informatique classique, quelque chose peut être un ou zéro ou les deux en même temps.

L’astuce consiste à trouver un moyen de transformer ces processeurs sujets aux erreurs ou « bruyants » en quelque chose de plus pratique en les combinant avec des systèmes classiques. Dans le cas de la DARPA, cela impliquait de se concentrer sur la résolution de problèmes d’optimisation tels que ceux rencontrés dans la défense et l’industrie, en développant des qubits logiques, qui constituent une abstraction de niveau supérieur agissant comme des algorithmes quantiques et sont basés sur les qubits de Rydberg qui sont des composants physiques qui agir comme un système quantique à deux états.

« Les qubits de Rydberg ont la caractéristique bénéfique d’être homogènes dans leurs propriétés, ce qui signifie que chaque qubit est impossible à distinguer du suivant dans la façon dont ils se comportent », a déclaré le Dr Mukund Vengalattore, responsable du programme ONISQ au Bureau des sciences de la défense de la DARPA. « Ce n’est pas le cas pour d’autres plateformes comme les qubits supraconducteurs où chaque qubit est unique et donc non interchangeable. »

« L’homogénéité des qubits Rydberg leur permet d’évoluer rapidement et leur permet également d’être manipulés et déplacés facilement à l’aide de lasers sur un circuit quantique. Cela surmonte les méthodes actuelles sujettes aux erreurs pour effectuer des opérations sur les qubits en devant les connecter séquentiellement, ce qui se propage erreurs dans toute la puce. Il est désormais possible d’imaginer une reconfiguration dynamique des qubits sur une puce quantique, où vous n’êtes plus limité à un processus séquentiel d’exécution de circuits quantiques. »

« Désormais, vous pouvez transporter des collections entières de qubits, tous, d’un endroit du circuit à un autre endroit du circuit à l’aide d’une pince laser, exécuter une opération, puis les remettre là où ils se trouvaient à l’origine. Rydberg dynamiquement reconfigurable et transportable Les qubits logiques ouvrent la voie à des concepts et paradigmes complètement nouveaux pour la conception et la construction de processeurs informatiques quantiques évolutifs. »

Actuellement, la DARPA a connecté 48 qubits logiques, mais il en faudra bien davantage pour atteindre le niveau de complexité nécessaire aux ordinateurs quantiques pratiques. Cependant, ce montant sera bien inférieur aux millions initialement imaginés pour un ordinateur quantique tolérant aux pannes.

« Si quelqu’un avait prédit il y a trois ans, au début du programme ONISQ, que les atomes neutres de Rydberg [un atome excité avec un ou plusieurs électrons possédant un nombre quantique principal très élevé] pourraient fonctionner comme des qubits logiques, personne ne l’aurait cru », a déclaré Dr Guido Zuccarello, conseiller technique de la DARPA.

« C’est la façon dont la DARPA parie sur le potentiel de ces qubits moins étudiés ainsi que sur les ions et les circuits supraconducteurs les mieux étudiés. En tant que programme exploratoire, l’ONISQ a donné aux chercheurs la latitude nécessaire pour explorer des applications uniques et nouvelles au-delà du simple objectif d’optimisation. En conséquence, l’équipe dirigée par Harvard a pu exploiter davantage le potentiel de ces qubits de Rydberg et les transformer en qubits logiques, ce qui constitue une découverte très importante. »

https://www.darpa.mil/news-events/2023-12-06