Quantum Inside : Intel fabrique une nouvelle puce exotique

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Intel a commencé à fabriquer des puces pour ordinateurs quantiques.

Le nouveau matériel est trop faible pour faire beaucoup de travail réel, mais il offre un signal fort que la technologie se rapproche des applications du monde réel. Nous [déplaçons] l'informatique quantique de l'espace académique vers l'espace des semi-conducteurs, déclare Jim Clarke, directeur du matériel quantique chez Intel.

Alors que les ordinateurs ordinaires stockent et manipulent des données en représentant des binaires un sable 0 s, un ordinateur quantique utilise des bits quantiques ou des qubits, exploitant des phénomènes quantiques pour représenter des données dans plus d'un état à la fois. Cela permet de calculer des informations d'une manière fondamentalement différente et d'effectuer certains calculs parallèles dans le même temps qu'il faudrait pour en effectuer un seul.

L'informatique quantique est depuis longtemps une curiosité académique, et la gestion fiable des informations quantiques pose d'énormes défis. Cependant, le sentiment grandit maintenant que la technologie pourrait émerger des laboratoires de recherche d'ici quelques années (voir 10 Breakthrough Technologies 2017: Practical Quantum Computers ).

La puce quantique d'Intel utilise des qubits supraconducteurs. L'approche s'appuie sur une conception de circuit électrique existante mais utilise un phénomène électronique fondamentalement différent qui ne fonctionne qu'à de très basses températures. La puce, qui peut gérer 17 qubits, a été développée au cours des 18 derniers mois par des chercheurs d'un laboratoire de l'Oregon et est fabriquée dans une usine d'Intel en Arizona.

Les travaux ont été réalisés en collaboration avec QuTech , une société néerlandaise issue de l'Université de Delft et spécialisée dans l'informatique quantique. QuTech a fait des progrès significatifs ces dernières années vers le développement de qubits plus stables. Intel a investi 50 millions de dollars dans QuTech en 2015.

Les chercheurs d'Intel ont adapté la conception existante du processeur flip chip de 300 nanomètres de l'entreprise pour prendre en charge la délicatesse du traitement quantique. Cela signifie que les processeurs doivent fonctionner à des températures très basses et doivent être insensibles aux interférences de radiofréquence. Les qubits ne sont stables que par froid extrême, et les chercheurs ont modifié les matériaux, la conception des circuits et les connexions entre les différents composants.

Intel n'est pas la seule entreprise à travailler pour rendre l'informatique quantique pratique. Google, IBM, Microsoft et d'autres font également pression pour développer la première machine quantique capable d'effectuer un travail réel.

Intel est relativement en retard dans le jeu, mais la société parie que son expertise en matière de fabrication peut l'aider à rattraper ou à surpasser ses rivaux. Clarke dit que la société a choisi de se concentrer sur l'informatique quantique en 2014, estimant qu'elle pourrait accélérer les progrès en utilisant les méthodes de fabrication existantes. Intel est le seul acteur à disposer de technologies de fabrication et d'emballage avancées, dit-il (voir Intel parie qu'il peut transformer le silicium de tous les jours en matériau miracle de l'informatique quantique).

À mesure que les capacités des puces quantiques augmentent, ces appareils devraient atteindre un point de basculement où certains types de calculs peuvent devenir beaucoup plus rapides. Cela devrait affecter plus immédiatement des domaines tels que la chimie et la science des matériaux en permettant une modélisation moléculaire extrêmement complexe. Mais les nouvelles capacités pourraient également engendrer une gamme de nouvelles idées.

Dernièrement, il y a eu un certain espoir que l'informatique quantique pourrait être utilisée pour accélérer l'apprentissage automatique. Plusieurs nouveaux algorithmes ont été proposés pour apprentissage automatique quantique , mais avec chacun, des défis importants persistent.

Jim Held, directeur des technologies émergentes chez Intel Labs, explique que la société explore les algorithmes parallèlement à ses recherches sur le matériel. Nous pensons qu'il y a des développements majeurs dans le fait d'avoir des algorithmes hybrides qui peuvent utiliser le meilleur des capacités classiques avec les forces des ordinateurs quantiques, dit-il.

Hartmut Neven , qui dirige le projet d'informatique quantique de Google, a déclaré que l'entreprise construirait un système de 49 qubits d'ici l'année prochaine. À ce stade, la machine serait capable d'effectuer des calculs qui ne pourraient pas être simulés sur un supercalculateur conventionnel, une référence appelée suprématie quantique .

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