L’IBM Q d’aspect science-fiction est un ordinateur quantique autonome, mais AT&T espère relier un grand nombre de ces machines à un réseau quantique.
L’informatique quantique, la technologie de traitement turbocompressée par la bizarrerie de la physique subatomique, ne fait que devenir une réalité. Mais la nouveauté du domaine n’a pas empêché AT&T d’aller plus loin.
Le géant des télécommunications est à la recherche d’une technologie permettant de relier les ordinateurs quantiques, dans l’espoir d’amplifier leur puissance de la même manière que les réseaux d’ordinateurs conventionnels ont conduit à des superordinateurs massifs et des services répartis dans le monde entier. La mise en réseau quantique pourrait conduire à un saut similaire pour les ordinateurs quantiques et éventuellement former la base d’un Internet quantique.
AT&T ne s’attend pas à mettre cette technologie sur le marché de sitôt. Au lieu de cela, il essaie de déterminer ce qui est possible et de le rapprocher de la réalité commerciale grâce à un partenariat appelé Intelligent Quantum Networks and Technologies (INQNET). Des chercheurs du California Institute of Technology, de l’Université de Stanford, de laboratoires nationaux, de startups, de l’armée et d’autres institutions participent à ces travaux.
« Andre Fuetsch, Chief Technology Officer d’AT&T, a déclaré : » Comment parvient-on à l’amener à un point où l’on peut se permettre d’acheter l’une de ces choses ? a déclaré Andre Fuetsch, Chief Technology Officer d’AT&T, qui a partagé pour la première fois les détails du projet à l’AT&T Foundry à Palo Alto, Californie, laboratoire de recherche et développement qui est le siège du projet de réseaux quantiques. « Nous voulons être sûrs d’être là et d’être pertinents. »
La physique bouleversante de la mécanique quantique, qui régit le fonctionnement des atomes et des particules plus petites, est bonne pour bien plus que les rebondissements des films de superhéros. Elle est également bien adaptée aux besoins informatiques pour la conception de nouveaux médicaments médicaux, l’optimisation des investissements financiers et le craquage du cryptage d’aujourd’hui.
Le Qubits, l’élément fondamental de l’informatique quantique, permet la transmission d’un plus grand nombre d’informations que les processeurs informatiques conventionnels, qui traitent les données comme un bit – un état de 1 ou 0. les ordinateurs quantiques utilisent des qubits, qui peuvent stocker plusieurs états en même temps. Le but de la mise en réseau quantique est de relier les qubits entre plusieurs ordinateurs quantiques.
« Vous pourriez permettre aux qubits d’interagir les uns avec les autres comme s’ils étaient les uns à côté des autres « , a déclaré Soren Telfer, directeur de l’AT&T Foundry à Palo Alto.
Les Avantages de l’informatique quantique
Si les chercheurs relèvent les défis, les réseaux quantiques pourraient vous permettre de :
– Relier plusieurs machines entre elles pour résoudre des problèmes plus importants, de la même manière que plusieurs ordinateurs classiques peuvent aujourd’hui partager des bases de données ou coopérer à des calculs.
– Construire un réseau de capteurs quantiques qui fournissent des données à un ordinateur quantique. Il pourrait s’agir d’accéléromètres pour détecter le mouvement dans le cadre de recherches gravitationnelles supersensibles ou pour le guidage de la navigation. La détection quantique est « beaucoup plus faisable à court terme » que les communications quantiques plus élaborées, explique Yewon Gim, un membre de l’équipe technique supérieure de l’AT&T Foundry.
– Communications sécurisées. Avec les réseaux quantiques, » vous saurez toujours si quelqu’un écoute « , a déclaré J.D. Dulney, responsable scientifique de la société de conseil Booz Allen Hamilton, qui n’est pas membre de l’alliance AT&T. « Vous ne pouvez pas dupliquer l’état quantique, alors il est impossible pour un espion d’entrer en communication sur un réseau quantique, dit-il.
– Laisser les concurrents coopérer sur le » calcul multipartite sécurisé « , dans lequel les données propriétaires de chacun pourraient être combinées pour les calculs sans que les parties ne révèlent leurs secrets, précise SorenTelfer.
Qubits, superposition, enchevêtrement — les travaux
Les Qubits, qui dans le monde réel sont typiquement des noyaux atomiques, des photons ou d’autres particules minuscules, obtiennent leur puissance par des concepts appelés superposition et enchevêtrement. Ensemble, ils augmentent de façon exponentielle la quantité de données que les qubits peuvent stocker et traiter.
L’AT&T Foundry de Palo Alto, en Californie, est le siège du partenariat de réseautique quantique d’AT&T avec Caltech et d’autres institutions de recherche.
La superposition signifie qu’un seul qubit peut stocker non seulement un 0 ou un 1, comme le fait un bit classique, mais en fait les deux en même temps. Deux qubits peuvent stocker quatre états simultanément, trois qubits peuvent stocker huit états, quatre qubits peuvent stocker 16 et ainsi de suite.
Avec la superposition et l’enchevêtrement – et beaucoup de matériel coûteux et ultrapuissant pour les faire fonctionner de façon fiable – les ordinateurs quantiques peuvent rapidement explorer un grand nombre de solutions possibles à un problème. C’est pourquoi des entreprises comme IBM, Rigetti Computing, D-Wave et Google se précipitent pour emballer autant de qubits que possible sur des puces quantiques.
L’enchevêtrement est également important pour les réseaux quantiques, car il fonctionne même pour les qubits séparés. Si vous avez entendu la fameuse objection d’Albert Einstein à la mécanique quantique – « l’action effrayante à distance » – c’est ce dont nous parlons.
« Relier deux ordinateurs quantiques ou puces quantiques entre eux tout en maintenant leurs états quantiques est un domaine de recherche actif « , a déclaré Jim Clarke, directeur du matériel quantique chez Intel Labs. (Intel n’est pas membre de l’alliance d’AT&T.) Des recherches universitaires ont montré que le couplage quantique à longue portée fonctionne également, a-t-il dit. Mais comme les réseaux quantiques » en sont encore au stade de la recherche « , il faut s’attendre à des progrès plus rapides dans les ordinateurs quantiques isolés.
Premiers pas dans la mise en réseau quantique
Les réseaux de capteurs quantiques sont probablement la première application de mise en réseau quantique. Le Saint-Graal, cependant, est en train de comprimer l’état d’un ordinateur quantique dans un photon de lumière transmis par des lignes à fibres optiques à un autre ordinateur quantique, une approche qui repose sur une idée appelée transduction.
Le problème de la transduction est particulièrement épineux, a déclaré Dan Campbell, un scientifique de Booz Allen Hamilton qui a déjà travaillé sur l’informatique quantique au Massachusetts Institute of Technology. Pour communiquer avec les ordinateurs quantiques, vous utilisez des signaux électromagnétiques à une fréquence. Mais pour transférer des données quantiques sur des lignes à fibre optique, vous avez besoin de photons à une fréquence différente. La transduction est la technologie qui permet de passer d’une fréquence à l’autre.
Cela signifie que les données envoyées sur les réseaux quantiques devront passer par deux conversions de fréquence pour envoyer des données d’une machine à une autre. « Il est difficile d’imaginer que ce processus puisse devenir parfait, a dit M. Campbell.
Mais, le conte Soren Telfer d’AT&T, « Difficile ne signifie pas impossible. Il n’y a rien de fondamental qui empêcherait la transduction de se produire. »
Peut-être un Internet quantique un jour.
Vous pouvez relier des ordinateurs quantiques à de vieux réseaux classiques – en effet, c’est ainsi que les premiers ordinateurs quantiques d’aujourd’hui sont utilisés. Mais la conversion de la communication au domaine classique la ralentit et sacrifie les avantages particuliers des données quantiques enchevêtrées.
C’est pourquoi les chercheurs d’AT&T veulent les liens quantiques. L’objectif ultime du partenariat de l’entreprise est de construire un Internet quantique, a déclaré M. Pravahan, dirigeant d’INQNET. Surmonter les défis de la physique et de l’ingénierie est immense, mais le succès pourrait ouvrir « des capacités fondamentalement nouvelles en science et technologie », selon les termes des chercheurs autrichiens qui travaillent sur cette idée.
Dans quelques années ou décennies, peut-être qu’un réseau quantique fera partie de votre vie, synchronisant précisément les actions de vos jeux en ligne et empêchant les voyeurs d’accéder à vos chats vidéo – ou faisant quelque chose qui n’est tout simplement pas concevable de nos jours.
https://about.att.com/innovationblog/2019/06/quantum_networking.html
https://www.cnet.com/news/att-hopes-quantum-networking-will-amplify-the-power-of-quantum-computing/
