La minuscule start-up Racing Google pour construire une puce informatique quantique

L'espace de bureau spacieux de Berkeley d'une startup Calcul des rejets dispose de trois réfrigérateurs, mais un seul d'entre eux stocke de la nourriture.

Les deux autres utilisent de l'hélium liquide pour refroidir les puces informatiques expérimentales à une fraction de degré du zéro absolu. La société, âgée de deux ans, tente de construire le matériel nécessaire pour alimenter un ordinateur quantique, qui pourrait battre n'importe quelle machine conventionnelle en exploitant la mécanique quantique.

La société a pour objectif de produire d'ici fin 2017 un prototype de puce nettement plus complexe que ceux construits par d'autres groupes travaillant sur des ordinateurs quantiques entièrement programmables. La prochaine génération de puces devrait être capable d'accélérer certains types d'apprentissage automatique et d'exécuter des simulations chimiques très précises qui pourraient débloquer de nouveaux types de processus industriels, déclare Chad Rigetti, fondateur et PDG de la startup.

Les puces que nous déploierons pourront résoudre des problèmes très profonds, dit-il. À titre d'exemple, Rigetti cite le procédé Haber-Bosch, utilisé pour fabriquer de l'ammoniac pour la production d'engrais, dont on estime qu'il consomme 2 % de l'énergie mondiale. Concevoir un catalyseur plus efficace pour la réaction pourrait être extrêmement précieux.

Rigetti vise à terme à mettre en place une sorte de service d'informatique en nuage à puissance quantique, où les clients paient pour résoudre des problèmes sur les puces supraconductrices de l'entreprise. Il travaille également sur un logiciel pour permettre à d'autres entreprises d'écrire facilement du code pour son matériel quantique.

Ce plan exige que Rigetti fasse des sauts dans la science et l'ingénierie qui ont jusqu'à présent échappé aux laboratoires gouvernementaux, universitaires et d'entreprise. Bien que les physiciens aient esquissé les bases de la conception des ordinateurs quantiques et des avantages qu'ils pourraient apporter, leur construction s'avère délicate.

Une puce informatique quantique fabriquée par Rigetti Computing avec trois bits quantiques, qui représentent des bits numériques utilisant des états quantiques.

Cela implique de câbler ensemble des dispositifs appelés qubits, qui représentent des bits de données numériques à l'aide d'états délicats de la mécanique quantique. Tout comme les composants de base d'un ordinateur conventionnel, ils peuvent encoder soit un 0 ou un un - mais ils peuvent aussi entrer dans un état qui est effectivement les deux à la fois. Lorsque les qubits dans cet état de superposition interagissent, ils peuvent prendre des raccourcis de calcul non disponibles pour les ordinateurs conventionnels.

Les physiciens ont créé des qubits de différentes manières. Mais les chercheurs universitaires et gouvernementaux n'ont obtenu qu'un petit nombre de qubits travaillant ensemble. Une startup canadienne appelée D-Wave a vendu une puce avec plus d'un millier de qubits à des clients tels que Lockheed Martin et Google, mais la technologie n'a pas encore été prouvée de manière concluante pour offrir les avantages d'un ordinateur quantique.

Les qubits sont difficiles à faire fonctionner en groupe car les états quantiques qu'ils utilisent pour représenter les données sont extrêmement délicats et les appareils interfèrent les uns avec les autres. Rigetti dit que son entreprise a élaboré une conception de qubit qui devrait être suffisamment stable pour évoluer, et qui peut être réalisée à l'aide de techniques de fabrication de puces conventionnelles.

La startup teste actuellement une puce à trois qubits fabriquée à l'aide de circuits en aluminium sur une plaquette de silicium, et la conception prévue l'année prochaine devrait avoir 40 qubits. Rigetti dit que c'est possible grâce au logiciel de conception que sa société a créé et qui réduit le nombre de prototypes qui devront être construits avant la conception finale. Les versions avec 100 qubits ou plus pourraient s'améliorer sur les ordinateurs ordinaires en ce qui concerne les simulations chimiques et l'apprentissage automatique, dit-il.

D'autres travaillant sur l'informatique quantique partagent la conviction que la technologie qubit a finalement atteint un point où les appareils peuvent être combinés en beaucoup plus grand nombre. Le chef du laboratoire d'informatique quantique de Google, qui, comme Rigetti, utilise des qubits supraconducteurs, a prédit qu'il pourrait construire des puces avec environ 100 qubits fiables en quelques années (voir la Quantum Dream Machine de Google). Des chercheurs d'IBM, du MIT Lincoln Lab et d'ailleurs ont également développé des qubits supraconducteurs de haute qualité (voir IBM Shows Off a Quantum Computing Chip ). Rigetti a précédemment travaillé dans le groupe de recherche sur l'informatique quantique d'IBM.

C'est une période très excitante, dit Daniel Lidar , directeur du Center for Quantum Information Science and Technology de l'Université de Californie du Sud. Ce n'est pas incrémentiel ; nous commençons vraiment à voir divers groupes travaillant avec des qubits supraconducteurs faire de grands progrès.

Cependant, il est encore loin d'être clair quand des puces quantiques utiles à grande échelle pourraient être fabriquées, explique Lidar. Une tentative sérieuse d'en construire un reste une entreprise coûteuse, dit-il.

Les bénéfices de l'activité publicitaire en ligne de Google lui permettent de consacrer d'énormes ressources à son laboratoire d'informatique quantique s'il le souhaite. D-Wave, la seule entreprise à proposer une puce qubit supraconductrice à grande échelle, emploie plus de 100 personnes et a reçu plus de 120 millions de dollars de divers investisseurs, dont le fondateur d'Amazon Jeff Bezos et la CIA.

L'entreprise de Rigetti a jusqu'à présent levé 5 millions de dollars de financement et emploie environ 15 personnes. Il soutient que les limites intenses d'une startup offrent le meilleur environnement pour résoudre le grand défi de la mise à l'échelle de la technologie qubit, et que l'entreprise collectera plus d'argent et ajoutera des employés si nécessaire.

cacher