En 2020, la société informatique israélienne Mellanox a fait la une des journaux lorsqu’elle a été rachetée pour 7 milliards de dollars par le géant américain de l’informatique Nvidia. Mellanox permet la construction de supercalculateurs en reliant de nombreux ordinateurs puissants entre eux.
Aharon Brodutch, PDG et cofondateur de la startup canado-israélienne Entangled Networks, espère que son entreprise pourra imiter ce succès en effectuant une tâche similaire pour les ordinateurs quantiques – largement considérés comme les ultra-superordinateurs de demain.
La promesse de l’informatique quantique – basée sur le comportement des particules subatomiques – est énorme, mais jusqu’à présent, ils n’ont pas été en mesure de tenir dans la pratique. En théorie, un ordinateur quantique pourrait réduire le temps nécessaire aux calculs complexes de quelques années à quelques « secondes », selon le PDG de Google, Sundar Pichai. Mais les grandes machines quantiques qui pourraient résoudre des problèmes compliqués, développer de nouveaux matériaux et transmettre des données à l’épreuve des pirates, sont trop fragiles pour être construites. Ils ont besoin de températures très froides et d’un environnement isolé et silencieux pour fonctionner.
« Chaque composant que vous ajoutez commence à faire du bruit, interférant avec d’autres composants », explique Brodutch. « Il est incroyablement difficile de grandir et de grandir et de réduire le bruit. C’est ce qui empêche essentiellement les ordinateurs quantiques de devenir énormes dans un avenir très proche.
En informatique quantique, les informations sont codées en qubits, l’équivalent quantique des bits en informatique classique qui ont une valeur de zéro ou un. Avec la technologie actuelle, si plus de quelques dizaines de qubits sont inclus dans le cœur d’un ordinateur quantique, le bruit et les vibrations qui en résultent empêchent la machine d’effectuer tout calcul sérieux.
« Ces ordinateurs ont une puissance de calcul insensée. Mais il y a un hic : ils ont besoin de millions de qubits pour résoudre ces problèmes, et actuellement les systèmes de pointe ont moins de 100 qubits. Comment prendre ces projets de jouets scientifiques sophistiqués et les mettre à l’échelle au point qu’ils peuvent résoudre des problèmes qui sont fondamentalement inimaginables pour les ordinateurs classiques ? » dit Brodutch. « Vous devez aller au-delà d’être un jouet scientifique, et c’est la solution que nous proposons. »
Entangled Networks développe du matériel et des logiciels pour connecter plusieurs ordinateurs quantiques afin de maximiser leur potentiel. La société développe des interconnexions – du matériel qui relie de nombreux ordinateurs quantiques plus petits – permettant à des milliers ou des millions de qubits de fonctionner ensemble sans créer le bruit qui les perturberait s’ils faisaient tous partie du même appareil.
« Cela créera le Saint Graal de l’industrie », déclare Eli Nir, associé général et responsable des investissements de la plateforme d’investissement en actions basée à Jérusalem OurCrowd, qui soutient l’entreprise. « Le plus grand défi de l’informatique quantique aujourd’hui est la nécessité de passer à l’échelle. L’enchevêtrement est peut-être la seule approche viable pour résoudre ce problème. »
IBM et d’autres leaders de l’informatique quantique s’attendent à pouvoir créer des ordinateurs avec jusqu’à 1 000 qubits d’ici 2024, mais les millions de qubits nécessaires pour maximiser le potentiel du quantique restent hors de portée.
« Aller au-delà d’un millier de qubits à un million nécessitera une nouvelle vision plus audacieuse de l’intégration qui n’a pas encore été définie de manière évolutive », déclare Nadav Katz, physicien spécialisé dans l’information quantique à l’Université hébraïque de Jérusalem. « Il y a des idées très excitantes sur la façon de procéder, mais c’est le prochain saut scientifique qui doit se produire. »
Brodutch dit qu’Entangled Networks a la réponse.
« Une solution à cœur unique ne pourra tout simplement jamais évoluer au point où vous pourrez disposer du type d’ordinateur capable de résoudre des problèmes inimaginables », déclare-t-il. L’approche d’Entangled fera progresser les ordinateurs quantiques «des générations en termes de puissance de calcul» et sera probablement disponible d’ici quelques années, bien avant le développement de cœurs de calcul plus grands, dit-il.
Brodutch et Nir disent que la comparaison avec Mellanox, la troisième plus grande sortie technologique de l’histoire d’Israël, est valable.
« La même solution existera dans le quantique », déclare Brodutch. « Mais c’est une tâche complètement différente en termes de matériel. »
Basés sur les principes de la mécanique quantique décrits pour la première fois par Einstein et ses pairs, les ordinateurs quantiques utilisent des particules comme les photons, les électrons et les atomes pour coder les informations, offrant des avantages significatifs en termes de vitesse et de sécurité par rapport aux ordinateurs classiques. Au lieu de coder les informations en chiffres binaires, ou ensembles de zéros et de uns, appelés bits, chaque bit quantique ou quibit peut être non seulement un zéro ou un, mais également suspendu de manière cohérente n’importe où entre ces deux états, augmentant considérablement la puissance de calcul et la mémoire en traiter simultanément un nombre exponentiel d’états possibles.
Les réseaux quantiques pourraient également offrir des avantages majeurs en matière de sécurité, car les informations se déplaceraient dans des photons de lumière qui peuvent être physiquement éloignés les uns des autres, mais reliés entre eux par un concept appelé intrication. Si un pirate tentait d’accéder à ces particules, l’enchevêtrement serait endommagé et les informations seraient brouillées, permettant la détection et la prévention des écoutes clandestines.
Bien que la plupart des ordinateurs quantiques soient encore confinés aux laboratoires, le marché croît de plus de 30 % chaque année et devrait atteindre 1,7 milliard de dollars d’ici 2026, selon MarketsandMarkets. L’informatique quantique est sur le point de transformer de nombreux secteurs, à commencer par la recherche chimique et pharmaceutique, et « tout ce qui nécessite des simulations chimiques approfondies au niveau atomique », déclare Brodutch.
« Si vous essayez de développer un nouveau médicament, une nouvelle batterie, un nouvel engrais ou un nouveau matériau, ce que vous faites aujourd’hui, c’est que vous allez au laboratoire et que vous commencez à faire des expériences, mais cela coûte très cher et prend beaucoup de temps. -consommer », explique-t-il. « Ce que vous voudriez faire, c’est exécuter une simulation sur votre ordinateur. Mais un ordinateur classique ne peut tout simplement pas relever ce défi – pas même un super ordinateur.
Mais un ordinateur quantique le pourrait.
« Vous n’avez qu’à exécuter des simulations sur votre ordinateur quantique jusqu’à ce que vous trouviez la solution, la bonne molécule », dit-il.
Le département américain de l’Énergie, avec 50 organisations partenaires, construit un Internet quantique à l’échelle nationale avec un mécanisme plus sécurisé pour les transactions financières et autres données sensibles, éliminant ainsi le besoin de cryptage. Google Inc., qui a été le premier au monde à démontrer l’avantage des ordinateurs quantiques par rapport aux ordinateurs ordinaires, a lancé une division d’informatique quantique, tout comme IBM, Intel et Microsoft. Des scientifiques chinois ont utilisé des ordinateurs quantiques pour effectuer des calculs qui seraient impossibles avec des ordinateurs traditionnels.
« L’informatique quantique fait des progrès constants et remarquables », déclare Katz. « Cependant, il est important de comprendre l’ampleur du défi scientifique et technique impliqué. C’est extrêmement difficile et il faudra des années d’efforts continus pour faire avancer les choses. »
L’informatique quantique pourrait contribuer aux domaines de l’intelligence artificielle, de la cybersécurité, de la modélisation financière, de l’optimisation logistique et bien d’autres, a déclaré Katz.
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