L’informatique quantique sans erreur facilitera la recherche

Dans un article scientifique intitulé « 100 000 x moins de ressources pour la solution photonique de Quandela », cette start-up française, fondée en 2017, a annoncé une avancée majeure dans l’informatique quantique photonique.

En quoi consiste cette « mise à l’échelle inédite dans le secteur » avancée par Quandela ? Elle « repose sur la réduction du nombre de composants nécessaires pour les calculs tolérants aux fautes par un facteur de 100 000. Via des dispositifs spin-photon intégrés à des semi-conducteurs, ce procédé permet de générer des qubits photoniques avec une efficacité sans précédent, réduisant les coûts de production et la consommation d’énergie des plates-formes quantiques », peut-on lire dans un communiqué publié le 7 février.

Il existe plusieurs techniques quantiques : ions piégés, atomes neutres, spins de silicium… Chaque méthode de calcul quantique présente des avantages distincts. Mais la piste retenue par Quandela présente deux intérêts majeurs.

À la différence des superconducteurs qui ne peuvent travailler que dans un environnement proche du zéro absolu (- 450 °F), l’approche photonique du français fonctionne à température ambiante.

Des ordinateurs quantiques en réseau

Ce n’est pas son seul intérêt. Elle permet surtout de répondre aux défis de la correction d’erreur et du passage à l’échelle tels que la factorisation en nombres premiers, la résolution de systèmes linéaires et les simulations chimiques.

L’informatique quantique deviendrait ainsi plus efficace que les ordinateurs « classiques » dans des secteurs complexes et sensibles comme l’énergie, la pharmacie, la chimie ou la défense.

Rappelons en effet que les ordinateurs classiques traitent les informations en utilisant des bits qui ne peuvent être que dans l’un des deux états – 0 ou 1. Les ordinateurs quantiques utilisent des bits quantiques (qubits) qui peuvent exister dans plusieurs états simultanément à travers un phénomène appelé superposition.

Un ordinateur quantique avec 300 qubits pourrait théoriquement effectuer plus de calculs instantanément qu’il n’y a d’atomes dans notre univers visible – les échelles de puissance de calcul exponentiellement.

Mais pour y arriver, il faut réduire drastiquement le nombre d’erreurs tout en augmentant la capacité de calcul. Le plus gros problème réside dans le maintien de ce qu’on appelle « la cohérence quantique ». Les qubits doivent rester stables suffisamment longtemps pour effectuer les calculs. Or, les facteurs environnementaux peuvent provoquer la décohérence en quelques fractions de seconde.

Comme les super calculateurs qui sont mis en réseau pour augmenter leur puissance de calcul, les processeurs quantiques doivent être interconnectés. Un objectif plus facilement atteint avec la photonique dont les qubits sont plus robustes. Elle permet à la fois de transporter l’information quantique de manière quasiment infinie, mais, surtout, elle permet d’interconnecter les processeurs quantiques via des fibres optiques commerciales.

« Cette avancée marque une étape importante pour le calcul à correction d’erreurs avec la plate-forme photonique. En réduisant drastiquement les ressources nécessaires tout en maintenant les avantages intrinsèques de l’approche photonique, nous ouvrons la voie à une industrialisation réaliste du calcul quantique tolérant aux fautes. Notre approche hybride unique démontre que Quandela est en mesure d’accélérer significativement le passage à l’échelle des ordinateurs quantiques, un enjeu crucial pour l’ensemble de l’industrie », déclare Niccolo Somaschi, cofondateur et Directeur général de Quandela.