L'utilisation pratique de l’informatique quantique, une réalité qui se rapproche à grands pas.
L'informatique quantique est en quelque sorte le Saint Graal des technologies de l'information. Dans les laboratoires les plus modernes du monde, les meilleurs spécialistes en physique, en mathématiques et en informatique s’attachent à rapprocher l'informatique quantique d’une utilisation quotidienne, en dehors des laboratoires. Mais pourquoi est-elle si importante ? En raison de son énorme puissance, l'informatique quantique a le potentiel de changer le monde de l'informatique, mais aussi le monde tout court.
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Ces derniers mois, de grands progrès ont été réalisés dans le domaine de l'informatique quantique. Dans différents laboratoires du monde, dans des universités et dans de grandes entreprises comme IBM, des étapes importantes ont été annoncées dans le développement d'ordinateurs quantiques. Ainsi, la New South Wales University de Sydney en Australie a récemment annoncé que de grandes puces quantiques pourraient être disponibles bien plus tôt que prévu[i].
Plus de qubits par puce
La technologie de l'informatique quantique est bien trop complexe pour être décrite, même de manière approximative, dans un article comme celui-ci. On peut cependant dire que les progrès annoncés devraient permettre de mettre en œuvre et d'utiliser sur une puce non pas quelques bits quantiques (qubits), mais des millions. Cela permettrait de résoudre l'un des plus grands problèmes pour l'utilisation commerciale de l'informatique quantique[ii]. Grâce à leurs propriétés physiques, les qubits permettent de représenter les 1 et les 0 qui sont à la base de la technologie numérique. Un qubit peut avoir à la fois la valeur 1 et 0. C'est précisément cette propriété qui rend l'informatique quantique si intéressante, puissante et extrêmement compliquée. Les spécialistes savent que les ordinateurs quantiques peuvent effectuer en une seule étape des calculs et des simulations qui prendraient des centaines de milliers, voire des millions d'années, aux ordinateurs modernes traditionnels.
Les ordinateurs quantiques sont plus froids que l'espace
Les physiciens du Harvard-MIT Center for Ultracold Atoms travaillent également au développement d'un ordinateur quantique utilisant davantage de bits quantiques. Il s'agit d'un simulateur quantique de 256 bits quantiques. C'est la combinaison de la taille du système et de sa programmabilité qui le place en tête de la course à l'ordinateur quantique, font savoir les chercheuses et les chercheurs. Un nombre croissant de qubits signifie que le système devient exponentiellement plus puissant. Le nombre d'états quantiques possibles avec seulement 256 qubits dépasse le nombre d'atomes dans le système solaire[iii]. À propos du système solaire : les températures nécessaires pour calculer avec des qubits sont plus basses que celles mesurées dans l'espace. Près de moins 273 degrés Celsius sont nécessaires pour ralentir le mouvement des atomes et maintenir la stabilité des qubits. Les systèmes de refroidissement représentent donc un défi majeur pour la technologie de l'informatique quantique.
Un OS pour tous les ordinateurs quantiques ?
Jusqu'à présent, on estime qu'environ 50 ordinateurs quantiques ont été construits dans différents laboratoires à travers le monde. Ces projets utilisent les systèmes d'exploitation les plus divers - il n'existe pas (encore) de Windows ou d'Unix pour les ordinateurs quantiques. Cela devrait changer si l'on en croit les idées d'un consortium dirigé par l'université de Cambridge. L'objectif est de créer un système d'exploitation qui permette d'exécuter le même logiciel quantique sur différents ordinateurs quantiques. La première étape a été franchie : il existe désormais un système d'exploitation quantique qui tient sur une puce. Le logiciel a été développé par la start-up Riverlane de l'université de Cambridge et imprimé sur une puce par SEEQC, une entreprise de semi-conducteurs. Dans un communiqué de presse de SEEQC, membre du consortium, on peut lire : « Pour faire simple, nous avons mis un système qui remplissait autrefois une pièce entière sur une puce de la taille d'une pièce de monnaie - et cela fonctionne ». SEEQC est une entreprise de semi-conducteurs basée aux États-Unis et disposant de grands laboratoires en Grande-Bretagne, qui développe des systèmes d'ordinateurs quantiques spécifiques aux applications et commercialement réalisables pour des entreprises mondiales. Le système d'exploitation a d'ailleurs déjà un nom : il s'appelle Deltaflow.OS[iv].
Ordinateurs quantiques pour le cloud
IBM est également actif dans la recherche sur l'informatique quantique et a de grandes ambitions[v]. Cette année encore, l'entreprise veut présenter le processeur IBM Quantum Eagle de 127 qubits. Le processeur comprendra des mises à niveau telles que des vias traversants au silicium et un câblage à plusieurs niveaux et devrait être en mesure de réduire les erreurs de diaphonie. Dès l'année prochaine, IBM prévoit de sortir un système IBM Quantum Osprey de 433 qubits, qui pourra être mis à l'échelle grâce à une meilleure infrastructure de refroidissement et de contrôle. D'ici 2023, Big Blue prévoit de créer un système d'ordinateur quantique de 1121 qubits. A long terme, l'entreprise prévoit même des systèmes de plus d'un million de qubits. Jay Gambetta, vice-président d'IBM Quantum, explique que la feuille de route de l'entreprise s'inscrit dans le cadre d'une mission plus large visant à « concevoir un ordinateur quantique complet déployé via le cloud, qui pourra être programmé par n'importe qui dans le monde ». Grâce aux mécanismes de refroidissement nécessaires à la technologie quantique actuelle, les ordinateurs quantiques se trouveront principalement dans des centres de calcul et pourront être utilisés via le cloud computing. Pour l'ordinateur quantique de 1121 qubits, IBM prévoit un « super-réfrigérateur » - baptisé GoldenEye[vi], en référence à James Bond.
La technologie de pointe d'UMB et d'IBM
Les ordinateurs quantiques ne sont pas encore disponibles dans nos centres de calcul. Mais les nouveaux ordinateurs basés sur la technologie conventionnelle sont aussi extrêmement puissants et conçus pour répondre aux exigences des plateformes modernes de cloud computing. Ainsi, IBM a récemment lancé officiellement le premier serveur de la nouvelle série Power10. Les commandes sont en cours et les livraisons devraient commencer avant la fin septembre. Power10 a été développé pour répondre aux exigences particulières en matière d'infrastructure imposées par le cloud computing hybride. Le cœur du serveur, la puce Power10, offre une efficacité énergétique et une capacité de charge de travail jusqu'à trois fois supérieures à celles du POWER9. Le Power10 d'IBM est la toute première série de serveurs équipés de processeurs commerciaux gravés en 7 nm. Avec l'objectif déclaré de faire de Red Hat OpenShift la norme pour le cloud hybride, IBM apporte avec Power10 des améliorations de capacité basées sur le matériel et une sécurité accrue des conteneurs au niveau de l'infrastructure informatique.
IBM et UMB sont liées par des décennies de collaboration fructueuse. L'expérience d'UMB garantit donc un savoir-faire inégalé en matière de technologie de serveur, de cloud et de centres de calcul. UMB est le leader suisse des fournisseurs de cloud et le partenaire IBM le plus certifié de Suisse. Contactez-nous pour en savoir plus.
[ii]New quantum computing breakthrough may be key to large-scale quantum chips | TechRadar
[iii]Harvard-MIT Quantum Computing Breakthrough – “We Are Entering a Completely New Part of the Quantum World” (scitechdaily.com)
[v]IBM's Roadmap For Scaling Quantum Technology | IBM Research Blog
[vi]IBM 'super-fridge' aims to solve quantum computer cooling problem - (techhq.com)
