Google lance un effort pour construire son propre ordinateur quantique

Google est sur le point de commencer à concevoir et à construire du matériel pour un ordinateur quantique, un type de machine qui peut exploiter la physique quantique pour résoudre des problèmes qui prendraient des millions d'années à un ordinateur conventionnel.

Noyau quantique : Des techniques développées à l'Université de Californie, Santa Barbara, pour construire cet appareil, connu sous le nom de qubit, seront utilisées pour essayer de construire un ordinateur quantique fonctionnel chez Google.

Depuis 2009, Google travaille avec la start-up controversée D-Wave Systems, qui prétend faire le premier ordinateur quantique commercial . Et l'année dernière, Google a acheté l'une des machines de D-Wave. Mais des tests indépendants publiés plus tôt cette année n'ont trouvé aucune preuve que l'ordinateur de D-Wave utilise la physique quantique pour résoudre les problèmes plus efficacement qu'une machine conventionnelle.

À présent Jean Martinis , professeur à l'Université de Californie à Santa Barbara, a rejoint Google pour créer un nouveau laboratoire de matériel quantique près de l'université. Il essaiera de fabriquer ses propres versions du type de puce à l'intérieur d'une machine D-Wave.

Martinis a passé plus d'une décennie à travailler sur une approche plus éprouvée de l'informatique quantique et a construit certains des systèmes de qubits les plus grands et les plus exempts d'erreurs, les éléments de base qui codent les informations dans un ordinateur quantique.

Nous aimerions repenser la conception et fabriquer les qubits d'une manière différente, déclare Martinis à propos de ses efforts pour améliorer le matériel de D-Wave. Nous pensons qu'il y a une opportunité dans la façon dont nous construisons nos qubits pour améliorer la machine. Martinis a accepté un poste conjoint avec Google et l'UCSB qui lui permettra de poursuivre ses propres recherches à l'université.

Les ordinateurs quantiques pourraient être immensément plus rapides que n'importe quel ordinateur existant pour certains problèmes. En effet, les qubits travaillant ensemble peuvent utiliser les bizarreries de la mécanique quantique pour éliminer rapidement les chemins incorrects vers une solution et se concentrer sur le bon. Cependant, les qubits sont difficiles à exploiter car les états quantiques sont si délicats.

Chris Monroe , un professeur qui dirige un laboratoire d'informatique quantique à l'Université du Maryland, s'est félicité de l'annonce que l'un des chefs de file dans le domaine allait travailler sur la question de savoir si des conceptions comme D-Wave peuvent être utiles. Je pense que c'est un grand développement d'avoir des chercheurs légitimes qui essaient, dit-il.

Depuis la présentation de sa première machine en 2007, D-Wave a irrité les chercheurs universitaires en faisant des réclamations pour ses ordinateurs sans fournir les preuves que ses détracteurs jugent nécessaires pour les étayer. Cependant, l'entreprise a attiré plus de 140 millions de dollars de financement et a vendu plusieurs de ses machines (voir The CIA and Jeff Bezos Bet on Quantum Computing).

Il ne fait aucun doute que la machine de D-Wave peut effectuer des calculs. Et la recherche publié en 2011 ont montré que la puce de la machine héberge le bon type de physique quantique nécessaire à l'informatique quantique. Mais il manque des preuves qu'il utilise cette physique de la manière nécessaire pour débloquer les énormes accélérations promises par un ordinateur quantique. Il pourrait s'agir de résoudre des problèmes en utilisant uniquement la physique ordinaire.

Les travaux antérieurs de Martinis se sont concentrés sur l'approche conventionnelle de l'informatique quantique. Il a posé un nouveau jalon dans le domaine en avril dernier, lorsque son laboratoire a annoncé qu'il pourrait fonctionner cinq qubits avec des taux d'erreur relativement faibles . De plus grands systèmes de tels qubits pourraient être configurés pour exécuter à peu près n'importe quel type d'algorithme en fonction du problème à résoudre, un peu comme un ordinateur conventionnel. Pour être utile, un ordinateur quantique devrait probablement être construit avec des dizaines de milliers de qubits ou plus.

La puce au cœur de la dernière machine de D-Wave a 512 qubits, mais ils sont câblés dans un composant différent, plus limité, connu sous le nom de recuit quantique. Il ne peut exécuter qu'un algorithme spécifique utilisé pour un type de problème spécifique qui nécessite de sélectionner la meilleure option dans une situation avec de nombreuses exigences concurrentes, par exemple, déterminer l'itinéraire de livraison le plus efficace autour d'une ville.

Martinis était co-auteur d'un article Publié dans La science plus tôt cette année qui a pris le regard indépendant le plus rigoureux sur une machine D-Wave à ce jour. Il a conclu que dans les tests exécutés sur l'ordinateur, il n'y avait aucune preuve d'accélération quantique. Sans cela, disent les critiques, D-Wave n'est rien de plus qu'un ordinateur conventionnel surfait et plutôt bizarre. La société rétorque que les tests de sa machine ont impliqué le mauvais type de problèmes pour démontrer ses avantages.

Le travail de Martinis sur la machine de D-Wave l'a conduit à des pourparlers avec Google et à son nouveau poste. La théorie et la simulation suggèrent qu'il pourrait être possible pour les recuits de fournir des accélérations quantiques, et il considère que c'est une question ouverte. Il y a une science vraiment intéressante que les gens essaient de comprendre, dit-il.

Martinis pense que sa technologie de fabrication de qubits pourrait faire de meilleurs recuits quantiques. Plus précisément, il espère en créer un dont les qubits peuvent maintenir de manière plus stable un état quantique appelé superposition, en fait à la fois 0 et 1 en même temps. Les qubits de la machine de D-Wave peuvent maintenir des superpositions pendant des périodes qui ne durent que quelques nanosecondes. Martinis a construit des qubits qui peuvent le faire pendant 30 microsecondes, dit-il.

Martinis fabrique ses qubits à partir de circuits en aluminium construits sur des plaquettes de saphir et les refroidit à 20 millikelvins - une fraction au-dessus du zéro absolu - afin qu'ils deviennent supraconducteurs. La puce de D-Wave nécessite un refroidissement similaire pour fonctionner, mais possède des circuits fabriqués à partir d'un matériau supraconducteur appelé niobium, au-dessus de tranches de silicium. Martinis est en train de passer à la fabrication de ses propres qubits sur silicium et pense que certains matériaux isolants électriques utilisés dans les puces de D-Wave pourraient limiter ses performances.

Cependant, Google n'a pas abandonné D-Wave. Dans un déclaration en ligne , le chef de la recherche quantique de Google a déclaré que les deux sociétés continueront de travailler ensemble et que l'ordinateur D-Wave de Google sera mis à niveau avec un nouveau processeur de 1 000 qubits lorsqu'il sera disponible.

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