- Présentation de Majorana 1, le premier processeur quantique au monde alimenté par des qubits topologiques
- Microsoft a développé Majorana 1 à l’aide d’un matériau innovant appelé topoconductor
- Il s’agit d’un tournant majeur vers l’informatique quantique pratique
- Pour que les ordinateurs quantiques transforment la science et la société à grande échelle, il est indispensable de pouvoir monter en taille et de disposer d’une correction d’erreurs quantiques fiable
- L’annonce d’aujourd’hui constitue une avancée clé pour y parvenir plus rapidement
- Majorana 1 : le premier QPU au monde doté d’un cœur topologique. Il peut évoluer jusqu’à un million de qubits sur une seule puce
- A hardware-protected topological qubit :
- Les résultats de recherche ont été présentés dans un article de Nature et lors d’une réunion Station Q
- Il se distingue par sa petite taille, sa rapidité et un contrôle à base numérique
- Feuille de route des dispositifs pour des opérations quantiques stables :
- Une trajectoire qui part d’un dispositif à qubit unique pour aller vers des réseaux capables d’assurer la correction d’erreurs quantiques
- Construction du premier prototype tolérant aux pannes au monde (fault-tolerant prototype, FTP) :
- Via l’étape finale du programme DARPA US2QC, l’objectif est de finaliser dans quelques années un prototype d’ordinateur quantique extensible
Exploiter un nouveau type de matériau
- Microsoft a mis au point un matériau innovant appelé topoconductor
- Ce matériau combine de l’arséniure d’indium (Indium Arsenide, semi-conducteur) et de l’aluminium (Aluminum, supraconducteur) afin de réaliser un état de supraconductivité topologique
- En abaissant la température à un niveau cryogénique et en ajustant le champ magnétique, il est possible de former des Majorana Zero Modes (MZMs) aux extrémités d’un nanofil
- Le principe exploite le fait que des électrons, répartis sans être appariés, peuvent stocker de l’information quantique
- Dans cette structure, la lecture de l’information quantique était complexe, mais Microsoft a résolu ce problème à l’aide de quantum dots
- Les quantum dots permettent de mesurer les variations de charge et, en observant les changements de réflectivité, de déterminer l’état pair/impair (= parité) du nanofil
- Les premières mesures présentaient un taux d’erreur d’environ 1 %, et une voie claire a été identifiée pour le réduire
- Il a été confirmé qu’une énergie externe (ondes électromagnétiques, etc.) peut casser les paires, mais que cela ne se produit que rarement, à l’échelle de la milliseconde
- En définitive, ce matériau singulier est favorable à la protection de l’information quantique, et une méthode stable pour la mesurer a également été établie
Réinventer le contrôle quantique grâce à la précision numérique
- L’approche adopte un mode de calcul fondé sur la mesure afin de réduire la dépendance au contrôle analogique traditionnel
- Les méthodes existantes nécessitent des signaux complexes et extrêmement précis pour faire tourner chaque qubit
- À l’inverse, l’approche par mesure de Microsoft lit les états quantiques et exécute les opérations au moyen de simples impulsions numériques
- Cela simplifie le processus de correction d’erreurs quantiques (QEC), ce qui facilite grandement la gestion simultanée d’un grand nombre de qubits
De la physique à l’ingénierie
- Microsoft présente une architecture extensible fondée sur le tetron, un dispositif à qubit unique
- Un tetron se compose de deux fils topologiques parallèles et d’une structure supraconductrice qui les relie
- Des MZM sont présents aux deux extrémités de chaque fil, de sorte que quatre MZM constituent un tetron
- L’équipe de recherche a déjà mesuré la parité d’un nanofil unique à l’intérieur d’un tetron et a également mené des expériences de superposition à l’aide d’autres quantum dots
- L’étape suivante consiste à construire un réseau de tetrons 4×2 pour tester un environnement multi-qubits, avec une feuille de route menant à terme à la correction d’erreurs quantiques
- Les propriétés de protection intrinsèques des qubits topologiques, combinées au code de correction d’erreurs sur mesure de Microsoft, peuvent optimiser fortement le nombre de qubits physiques nécessaires ainsi que l’horloge de fonctionnement
Une approche validée par la DARPA
- Dans le cadre du programme Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing (US2QC) de la DARPA, Microsoft est entré dans la phase finale
- Cela signifie que le projet de Microsoft visant à construire un ordinateur quantique fondé sur des qubits topologiques a été jugé crédible
- Lors de cette phase finale, Microsoft prévoit d’achever en quelques années un fault-tolerant prototype (FTP) afin d’accélérer l’arrivée de l’informatique quantique à échelle pratique
- Une fois ce prototype achevé, il pourrait marquer un tournant majeur en permettant de résoudre de manière quantique des problèmes difficiles à traiter avec les supercalculateurs actuels
Réaliser le potentiel de l’informatique quantique
- Microsoft atteint aujourd’hui le deuxième jalon de la feuille de route vers le supercalcul quantique qu’il avait présentée il y a 18 mois
- Le premier consistait en une preuve de concept pour les qubits topologiques
- Le second est la mise en œuvre d’un topological qubit dans un dispositif réel
- Huit qubits topologiques ont déjà été intégrés sur une même puce, et ce système présente le potentiel de monter jusqu’à un million de qubits
- On attend des grands ordinateurs quantiques qu’ils puissent résoudre des problèmes que les supercalculateurs actuels peinent à traiter, comme la conception de nouveaux matériaux ou la simulation moléculaire
- Grâce à sa collaboration avec la DARPA, Microsoft entend accélérer l’avènement de l’informatique quantique pratique et continuera à partager ses avancées
2 commentaires
Si l’on en croit l’explication imagée, au lieu de l’approche classique qui observait les phénomènes quantiques en des points précis, on les observerait ici le long de lignes précises, ce qui semble renforcer la résistance aux erreurs et apporter divers avantages pratiques.
Quoi qu’il en soit, comme cela revient à faire passer un problème du domaine de la science à celui de l’ingénierie, on peut peut-être espérer des gains de performance exponentiels, un peu comme à l’époque où Intel doublait ses performances chaque année.
Bien sûr, on ignore encore si l’informatique quantique en est aujourd’hui à l’ère de l’ENIAC ou à celle de l’Intel 386.
Dans d'autres articles, on disait que c'était une quatrième forme, ni solide, ni liquide, ni gazeuse... Comme je n'y connais rien en physique, je me contente de l'accepter de façon très superficielle haha