Dans la nouvelle technologie potentiellement révolutionnaire de l’informatique quantique, le nombre de qubits qu’une machine utilise pour traiter les données n’est pas le seul facteur qui compte. Mais c’est un gros problème, et Intel pense que sa stratégie – rester aussi proche que possible des ordinateurs conventionnels – sera payante à long terme en permettant un grand nombre de qubits.
À certains égards, Intel est en retard sur ses concurrents dans le développement d’ordinateurs quantiques. Il espère les dépasser avec des processeurs informatiques quantiques qui auront à terme une capacité suffisante pour tenir la promesse des ordinateurs quantiques dans des tâches telles que le développement de nouveaux matériaux pour batteries ou panneaux solaires, la fabrication d’engrais moins cher, l’optimisation des investissements financiers, développer de meilleurs vêtements imperméableset la perspective un peu plus effrayante de cracker le cryptage d’aujourd’hui. Les ordinateurs quantiques s’avèrent également prometteurs pour accélérer l’IA.
L’informatique quantique s’appuie sur la physique étrange de l’ultrapetit. Les ordinateurs conventionnels stockent les données sous forme de bits qui stockent soit un zéro, soit un un, mais l’élément fondamental utilisé par les ordinateurs quantiques pour stocker et manipuler les données, le qubit, peut stocker une combinaison particulière de zéro et un grâce à un phénomène appelé superposition. Et plusieurs qubits peuvent être intriqués, entrelaçant leurs destins informatiques d’une manière qui risque d’accélérer considérablement certaines tâches de calcul.
Les qubits sont des créatures volantes, facilement perturbées par des forces extérieures qui font dérailler les calculs. Une approche pour résoudre cette situation consiste à regrouper plusieurs qubits physiques en un seul qubit corrigé des erreurs plus grand qui ne perd pas le fil aussi rapidement. Mais la correction des erreurs signifiera que les ordinateurs quantiques auront besoin d’encore plus de qubits.
“Vous devez évoluer jusqu’à des millions de qubits, et vous devez évoluer jusqu’à des millions de qubits de correction d’erreurs pour obtenir des charges de travail informatiques efficaces”, a déclaré Greg Lavender, directeur de la technologie d’Intel, dans un discours à Conférence sur l’innovation d’Intel Mercredi.
Il est trop tôt pour crier victoire, mais James Sanders, analyste chez CCS Insight, estime que l’approche d’Intel est au moins prometteuse. “L’idée selon laquelle Intel essaie de tirer parti de décennies d’expérience dans la fabrication pour construire un qubit autour du silicium fonctionnera inévitablement. Je ne sais pas si elle deviendra leader du marché”, a-t-il déclaré.
La qualité quantique d’abord, l’évolution ensuite
Les concurrents d’Intel possèdent des machines dotées de dizaines de qubits, bien au-delà des 12 hébergés dans le processeur quantique Tunnel Falls d’Intel que Rich Uhlig, directeur des laboratoires Intel, a présenté à l’Innovation. Une suite est en préparation.
“Nous travaillons sur un autre”, a déclaré Uhlig, mais il a refusé de partager son nombre de qubits. “Je ne dirai pas combien. Pour nous, c’est moins une question de nombre que de qualité.”
Une plaquette de silicium de 300 mm dotée de processeurs Tunnel Falls abrite 24 000 qubits au total – le directeur général d’Intel, Pat Gelsinger, en a montré un lors de son discours d’ouverture mardi – mais c’est un chiffre quelque peu académique jusqu’à ce qu’Intel améliore la qualité des qubits. Les facteurs de qualité incluent l’amélioration de la fiabilité des opérations sur les qubits, l’augmentation de la connectivité entre les qubits au sein du processeur et, plus tard, la correction des erreurs, a-t-il déclaré.
Intel travaille également sur une meilleure technologie pour contrôler les qubits à l’aide de son processeur Horse Ridge. C’est compliqué, car les processeurs quantiques doivent fonctionner à des températures très froides et les processeurs rejettent de la chaleur perdue.
Tester les produits est également difficile, car il faut des heures pour refroidir suffisamment le matériel pour que l’informatique quantique fonctionne. Pour cette raison, Intel a créé un appareil capable de tester des milliers de processeurs à la fois à des températures froides afin d’accélérer le développement matériel.
De nombreux types de qubits
Il existe plus ou moins une seule façon de fabriquer des ordinateurs conventionnels : des éléments de circuits de traitement de données appelés transistors qui sont gravés dans des tranches de cristal de silicium. En revanche, les entreprises explorent de nombreuses façons très différentes de construire un ordinateur quantique. On ne sait pas encore quelle voie prévaudra ou si plusieurs approches seront adoptées.
Le circuit imprimé abritant le processeur quantique Tunnel Falls d’Intel, le carré au centre de l’appareil, est à peu près aussi grand que la main d’un adulte.
IBM, Google et la startup Rigetti Computing aiment les qubits supraconducteurs – de petits circuits refroidis à une fraction de degré du zéro absolu. IonQ et Quantinuum ressemblent à des pièges à ions, qui transportent des atomes chargés électriquement pour des interactions plus lentes mais plus fiables. D’autres travaillent avec des atomes électriquement neutres ou des particules lumineuses appelées photons.
Après avoir exploré l’approche des qubits supraconducteurs, également appelés qubits transmon, Intel a plutôt choisi une technique proche de la fabrication conventionnelle de microprocesseurs, qui constitue déjà le pain quotidien de l’entreprise. Il utilise des électrons logés dans des puces de silicium, utilisant une propriété de mécanique quantique appelée spin pour enregistrer l’état du qubit.
Ces qubits de spin pourraient être un concurrent pour réaliser les progrès de l’informatique quantique attendus par Sanders.
“Je suis convaincu qu’il y aura quelque chose qui n’est pas un transmon [superconducting] ou un piège à ions qui finira par éclipser les capacités actuelles de l’informatique quantique d’ici 2030”, a-t-il déclaré.
