IonQ et Alice & Bob réalisent des percées dans le quantique

Les semaines se suivent et se ressemblent dans le domaine de l’informatique quantique. Depuis quelques mois, les annonces se succèdent sur différentes avancées sur ce sujet. Récemment, deux sociétés ont été remarquées : Alice & Bob et IonQ.

Une amélioration sensible des taux d’erreur

La start-up française s’est penchée sur la correction d’erreurs. Pour rendre les ordinateurs quantique utilisables, il faut prévoir de les mettre à l’échelle. Or aujourd’hui, quand on augmente le nombre de qubits, le nombre d'erreurs progresse encore plus vite. Les entreprises spécialisées dans l'informatique quantique poursuivent de multiples stratégies pour réduire les erreurs afin de les faire passer sous le seuil où elles peuvent atteindre, pour ainsi dire, un niveau tolérable. « Nos dernières recherches montrent que le seuil pour ce type de correction d'erreur sera plus facile à atteindre qu'on ne le pensait auparavant », a déclaré Anil Murani, chercheur principal au sein de la jeune pousse. « Et par conséquent, cela nous rapproche de la vitesse de libération », a-t-il ajouté. « Le moment où nous pourrons présenter un qubit logique d'Alice et Bob sous le seuil dépend de divers facteurs, mais nous pouvons dire que c’est sur cela que nous concentrons actuellement nos travaux. » Alice & Bob utilise des qubits supraconducteurs appelés qubit de chat, lesquels disposent d'une correction d'erreur intégrée. Cette approche est utilisée par la puce Ocelot récemment annoncée par AWS. « L’astuce consiste à « presser » les qubits de chat, ce qui réduit les taux d'erreur et rend les qubits plus stables », a indiqué l'entreprise dans un article publié au début du mois. Les qubits compressés ne sont pas encore disponibles dans le cloud pour que les entreprises puissent les tester. Cependant, les qubits de chat existants d’Alice & Bob sont disponibles sur Google Cloud via sa puce Boson 4.

Les sociétés spécialisées dans le quantique travaillent dans trois directions principales pour réduire les taux d'erreur à un niveau suffisamment bas. La première consiste à utiliser des logiciels pour résoudre les erreurs. Une autre consiste à ajouter de la redondance, c'est-à-dire à transformer plusieurs qubits physiques en un seul qubit logique. « La troisième approche, celle adoptée par Alice & Bob et plusieurs autres entreprises, consiste à rendre les qubits eux-mêmes plus stables et moins sujets aux erreurs », a expliqué Heather West, directrice de recherche dans le groupe des systèmes d'infrastructure, des plates-formes et de la technologie chez IDG. « Au final, la solution consistera sans doute à combiner ces trois éléments, plus peut-être un autre type de correction d'erreur que nous ne connaissons pas encore », a-t-elle ajouté. L'objectif est de réduire le taux d'erreur au point qu'il n'augmente plus de manière exponentielle avec chaque nouveau qubit « C'est le ticket gagnant pour parvenir à un système quantique évolutif, mais à ce jour, personne n'a franchi cette étape », a-t-elle précisé. Les annonces récentes sont des étapes, mais pas encore les grandes percées attendues.

L'approche d'IonQ, plus adaptée aux qubits spécialisés

Pour construire un ordinateur quantique évolutif, IonQ utilise quant à elle des ions piégés. L’entreprise affirme que son approche l'aide à franchir l'étape critique. « Nous atteignons la vitesse de libération, c'est donc une étape importante », a déclaré Ricardo Viteri, physicien à IonQ. « IonQ accélère désormais les portes tout en les rendant plus précises, et ce, de manière évolutive », a-t-il ajouté. « Plus qu'une expérience scientifique, c’est un projet pour l'avenir de l'informatique quantique à grande échelle ». Selon IonQ, en utilisant le bon type de qubit au bon moment, les opérations à deux qubits peuvent être réalisées à une vitesse de plusieurs centaines de nanosecondes, soit jusqu'à 500 fois plus vite que la moyenne actuelle.

L'entreprise a testé des combinaisons de différents types de cubes d'ions piégés, y compris ceux utilisant du baryum, du calcium, de l'ytterbium et du béryllium. L'astuce, explique l'entreprise dans un article de blog technique, a consisté à utiliser des impulsions laser de l'ordre de la nanoseconde. L'entreprise étudie quels qubits sont mieux adaptés à différents types de tâches. « L'utilisation de qubits mixtes permet d'attribuer des rôles spécialisés à des qubits spécifiques, ce qui optimise les systèmes quantiques », a déclaré Michelle Joynson, analyste chez Juniper Research. Il en résulte une meilleure efficacité de calcul, une réduction des erreurs dues à la décohérence et un pas de plus vers des ordinateurs quantiques évolutifs.

Un autre aspect important de l'annonce d'IonQ concerne la communication entre différents qubits. « La grande application ici est la mise en œuvre d'un réseau quantique », a déclaré Brian Hopkins, analyste chez Forrester Research. « L'un des principaux problèmes liés à la mise à l'échelle des ordinateurs quantiques réside dans le fait que nous ne pouvons pas faire fonctionner différentes puces quantiques en parallèle, comme le font les puces numériques. Au lieu de cela, les états quantiques sont traduits en zéro et en un numériques et envoyés sur des réseaux traditionnels. Si l’on arrive à améliorer la mise en réseau des puces quantiques, on accélérera la course à la valeur quantique. » Selon Ricardo Viteri de IonQ, les qubits mixtes utilisés dans cette recherche sont encore théoriques, mais le système Forte Enterprise de IonQ est déjà disponible sur AWS, Azure et Google Cloud.