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Microsoft : Lorsqu’une particule vous manque tout est dépeuplé

C’est un peu le constat que fait Microsoft actuellement autour de sa stratégie d’Informatique Quantique… Mais revenons sur les bases. Vous le savez, les ordinateurs quantiques sont construits à partir de dispositifs appelés qubits qui encodent des 1 et des 0 de données mais peuvent également utiliser un état quantique appelé superposition pour effectuer des calculs mathématiques impossibles pour les bits dans un ordinateur conventionnel. Le principal défi de la commercialisation de cette idée est que les états quantiques sont délicats et facilement annulés par le bruit thermique (il faut être proche du Zéro absolu) ou électromagnétique (donc bien protège le matériel…), ce qui rend les qubits sujets aux erreurs.

Dans ce contexte, Microsoft a misé ses investissements sur une particule particulière dite de Majorana permettant de faire un bon en avant car plus stable et beaucoup plus facile à manipuler. Problème, après avoir annoncée en 2018 son observation dans la prestigieuse revue « Nature », l’entreprise revient aujourd’hui sur ses déclarations…

Google, IBM et Intel ont tous présenté des prototypes de processeurs quantiques d’environ 50 qubits, et des banques, des chimistes, des entreprises pharmaceutiques et même des organisations liées à des états testent cette technologie. Mais des milliers de qubits seront probablement nécessaires pour obtenir quelques chose, et encore si ces derniers travaillent sur une période plus longue que quelques millisecondes. En plus, compte tenue de l’instabilité, une grande partie de la puissance d’un ordinateur quantique devra probablement être consacrée à la correction de ses propres erreurs.

image Microsoft

Microsoft avait adopté une approche différente, affirmant que les qubits basés sur les particules dites de Majorana seront plus évolutifs, ce qui lui permettra de faire un bond en avant. Mais après plus d’une décennie de travail, il n’a pas un seul qubit ! Mais revenons un peu sur ces fameuses particules…

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Les fermions de Majorana portent le nom du physicien italien Ettore Majorana, qui a émis l’hypothèse en 1937 que les particules devraient exister avec l’étrange propriété d’être leurs propres antiparticules. Peu de temps après, il le physicien a disparu en mer avec ces calculs. Il faudra attendre 70 ans pour que, Kouwenhoven chercheur aux Pays Bas prennent contact avec Craig Mundie le patron de la R&D de Microsoft qui réfléchissait à l’Informatique Quantique et lui dit qu’is avait trouvé un moyen de résoudre un problème qui freinait les ordinateurs quantiques : la friabilité des qubits. Ces qubits dits topologiques seraient construits autour de particules inhabituelles, dont les particules de Majorana sont un exemple. Dans la foulée, Microsoft a alors créé une nouvelle équipe de physiciens et de mathématiciens pour étoffer la théorie et la pratique de l’informatique quantique dite topologique, avec la création à Santa Barbara, d’un labo spécialisé baptisé « Station Q ».

Microsoft ont collaboré et financé des physiciens expérimentaux de premier plan à la recherche des particules nécessaires pour construire cette nouvelle forme de qubit. En 2012 Kouwenhoven rapporte avoir observé des « signatures » de particules de Majorana à l’intérieur de nanofils, l’information fait grand bruit dans la communauté et l’on parlait alors de lui comme un futur prix Nobel pour avoir prouvé l’existence de ces particules réputées insaisissables.

En 2016, Microsoft a commencé à parler de ces investissements dans ces particules et le battage médiatique autour pour encourager les informaticiens à developper autour de sa plateforme (ce qui est la raison principale des différentes communications de tous, sur les progrès de l’informatique quantique). Dans le même temps Kouwenhoven et un autre physicien de premier plan, Charles Marcus, de l’université de Copenhague, ont été engagés par l’entreprise à temps plein, comme chasseurs de Majorana. Le plan consistait à détecter d’abord les particules, puis à inventer des dispositifs plus complexes qui pourraient les contrôler et fonctionner comme des qubits. Todd Holmdahl, qui dirigeait auparavant le matériel pour la console Xbox, a alors pris la tête du projet d’informatique quantique topologique. Résultat,en 2018 dans la prestigieuse revue « Nature » l’équipe annonce la découverte de cette fameuse particule. La directrice du développement commercial de l’informatique quantique chez MS , Julie Love, a alors déclaré à la BBC que Microsoft disposerait d’un ordinateur quantique commercial « dans les cinq ans ». 

Coup de théâtre, Kouwenhoven et ses 21 co-auteurs viennent de publier un nouvel article contenant plus de données issues de leurs expériences. Il conclut qu’ils n’ont finalement pas trouvé la fameuse particule. Une note jointe des auteurs indique que l’article original, publié dans la prestigieuse revue, serait rétracté, citant des « erreurs techniques ».  La tuile…

Alors que Microsoft cherchait à obtenir les fameuses particules Majoranas, les concurrents travaillant sur des technologies de qubit établies ont fait état de progrès constants. Microsoft poursui néanmoins son pari quantique, annonçant qu’il offrirait l’accès au matériel quantique d’autres entreprises via Azure. Le Wall Street Journal a rapporté que Holmdahl a quitté le projet face à cet échec et depuis son départ, Microsoft s’est montré plus discret sur le rythme de progression prévu en matière de matériel quantique.

Mais tout n’est pas fini pour cette particule, Das Sarma, un physicien théoricien de l’université du Maryland qui a collaboré avec des chercheurs de Microsoft, pense que la technologie finira par fonctionner. « L’informatique quantique basée sur ces Majoranas pourrait se trouver à un stade comparable à celui de 1926, lorsque le premier brevet pour un transistor a été déposé. Il a fallu attendre 30 ans, en 1947 pour que les chercheurs créent le premier transistor fonctionnel puis les versions en silicium miniaturisables qui ont permis l’industrie informatique de connaitre l’essor que l’on sait aujourd’hui !« 

30 ans c’est tout de même assez long si Microsoft veut demain se faire une place au soleil (quantique par nature)…

Amazon améliore encore son simulateur quantique

Vous connaissez sans doute le simulateur Quantique dans le Cloud d’Amazon : l’offre AWS Bracket, nous vous en parlions sur le blog. Amazon Braket est disponible depuis aout dernier. Ce service permet d’accéder à distance à des simulateurs d’informatique quantique et à du matériel quantique réel hébergés sur le cloud. Amazon vient d’annoncer des améliorations interessante dans le cadre de la mise au point d’algorithmes quantique de Machine Learning. Ainsi, Amazon Braket prendrait désormais en charge PennyLane, un framework open source pour des applications le Machine Learning sur ordinateurs quantique.

L’intégration de Braket à PennyLane devrait permettre de former des circuits quantiques de la même manière qu’on formeraient un réseau neuronal traditionnel en utilisant des bibliothèques de machine Learning communes grâce au support natif de PennyLane pour PyTorch et TensorFlow. AWS affirme que le processus de formation des circuits quantiques sera beaucoup plus rapide puisque sa bibliothèque exploite le parallélisme.

Autre point, AWS a élargi le choix de simulateurs disponibles sur Braket. En plus du simulateur de vecteur d’état, qui simulait un ordinateur quantique de 34 qubits, un nouveau simulateur disponible pourra simuler jusqu’à 50 qubits…

Pour rappel, l’offre d’Amazon s’appuie sur les machines quantiques de D-Wave, IonQ et Rigetti.

Si vous désirez en savoir plus sur l’offre AWS, voir le post de Jeff Barr qui explique (simplement) le périmètre de l’offre complète.

Intel lance Horse Ridge II, sa puce de contrôle quantique cryogénique

Voici une appellation qui parait sortir tout droit d’un film de science fiction ! L’année dernière, la société avait annoncée la première génération de sa puce de contrôle cryogénique. Ce SoC s’adresse à la partie externe au processeur quantique à proprement parlé et concerne l’électronique de contrôle et les interconnexions au sein des ordinateurs quantiques. Un enjeu important pour la mie au point des systèmes et leur viabilité. L’objectif est de rendre moins complexe le contrôle et de la gestion des circuits quantiques.

Ce nouveau SoC est mis en œuvre à l’aide de la technologie FinFET 22 nm à faible puissance et sa fonctionnalité a été vérifiée à des températures aussi basses que 4 kelvins. Horse Ridge II s’appuie ajoute deux caractéristiques essentielles à la première version du fondeur : la capacité de manipuler et de lire les états des qubits, et la possibilité de contrôler le potentiel de plusieurs portes nécessaires pour enchevêtrer plusieurs qubits (le Multigate Pulsing).

  • Lecture des qubits : Cette fonction permet de lire l’état actuel des qubits. La lecture est importante, car elle permet de détecter l’état des qubits sur la puce, avec une faible latence, sans avoir à stocker de grandes quantités de données, ce qui permet d’économiser de la mémoire et de l’énergie.
  • Le « Multigate pulsing » : La capacité à contrôler simultanément le potentiel de plusieurs portes de qubit est fondamentale pour des lectures de qubit efficaces et pour l’enchevêtrement et le fonctionnement de plusieurs qubits, ouvrant la voie à un système plus évolutif

Intel compte bien sur ses travaux sur l’Informatique Quantique pour se refaire une santé alors qu’il a connu ces derniers temps des difficultés : sur la mobilité bien sur, sur ses connectivité et la 5G en particulier et bien sûr sur la course à la finesse de gravure où il se retrouve maintenant largement distancé… Il prévoit de détailler les spécifications techniques complètes de Horse Ridge II lors de la Conférence internationale sur les circuits à semi-conducteurs (ISSCC) en février prochain.

[Humeur] Non, Honeywell ne dispose sans doute pas de « l’ordinateur quantique le plus puissant du monde »…

QuantumNous apprenions la semaine dernière que le constructeur Honeywell venait d’annoncer je site :

 « Une percée dans l’informatique quantique qui accélère la capacité des ordinateurs quantiques et permettra à la société de sortir l’ordinateur quantique le plus puissant du monde dans les trois prochains mois« .

Il y a beaucoup à dire sur cette annonce et sans doute aussi sur les attentes qu’elle peut générer. Déjà si vous travaillez dans le monde de l’IT et que le nom de la société vous dit quelque chose, c’est sans doute que vous avez quelques cheveux blancs 🙂 Honeywell c’est pour beaucoup « Honeywell-Bull » qui deviendra Bull qui sera des années plus tard racheté par Atos… Mais pas seulement. C’est une société américaine qui a plus de 100 ans (création en 1906), active à l’origine uniquement en régulation de chauffage, elle intervient aujourd’hui principalement dans le nucléaire (dans la transformation de l’uranium), l’aérospatial, l’automatisation du bâtiment (régulation, supervision technique, contrôle d’accès et sécurité), et la défense (avioniques militaires, etc). Donc à priori pas grand chose en matière d’informatique. Lorsque l’on pense Informatique Quantique on cite souvent IBM, D-Wave, Google, Microsoft mais rarement Honeywell… Mais passons, si la société a gardée une composante informatique importante, de là à pouvoir affirmer qu’ils disposeront de l’ordinateur quantique le plus puissant du monde d’ici 3 mois, il y a de quoi se poser des questions…

L’informatique quantique suscite de nombreux espoirs dans la résolution de nombreux problèmes insoluble pour l’informatique classique, une fois ce type de problèmes résolus on pourra affirmer que l’on a atteint le graal ou « la suprématie quantique », on en est sans doute encore assez loin (tout au moins pour des problèmes connus type cryptographie, science des matériaux).

Pour rappel pour les lecteurs qui ne sont pas familiarisés avec tout cela, alors que les unités de base de l’information dans l’informatique classique sont les chiffres binaires (bits) qui sont toujours dans un état de 0 ou 1, les bits quantiques (qubits), quant à eux, peuvent être dans un état de 0, 1 ou une superposition des deux. L’informatique quantique exploite les qubits pour effectuer des calculs qui seraient beaucoup plus difficiles, ou tout simplement irréalisables, pour un ordinateur classique.

Donc la promesse est claire : demain nous pourrons réaliser des calculs là ou les ordinateurs classiques sont limité par l’explosion combinatoire (comme le célèbre problème de factorisation des nombres premiers). Mais demain est très loin. L’informatique quantique est encore si jeune que les constructeurs n’en sont même pas encore au niveau du transistor de l’informatique classique. Les principaux acteurs se bousculent pour prendre la tête de ce secteur ou, du moins, pour tenter de séduire les futurs développeurs d’algorithmes quantique. Et les convaincre de développer sur leurs émulateurs dans le Cloud. Une fois cette main d’œuvre formée, il ne restera plus que le plus dur… disposer de la véritable machine ! Alors comme aucun leader n’est clairement apparu, pourquoi pas Honeywell 🙂