Après environ 55 ans de loi de Moore, du nom du cofondateur d’Intel, Gordon Moore, les processeurs ont atteint leurs limites et les techniques architecturales dominantes ont atteint leurs limites en matière d’efficacité énergétique.
Heureusement, l’informatique quantique intervient à un moment où la loi de Moore est épuisée, a déclaré le Dr Ismail Akhalwaya, chercheur au laboratoire IBM Research Lab en Afrique. TechRadar Moyen-Orient dans une interview exclusive.
“La loi de Moore vise à doubler le nombre de transistors sur une puce environ tous les deux ans et cette tendance est maintenant terminée. Cependant, avec les bits quantiques, il s’agit d’un type de régime informatique totalement nouveau et il ne s’agit pas uniquement de la loi de Moore », a-t-il déclaré.
Sommaire
Qu'est-ce qu'un bit quantique ou un qubit?
Sur un ordinateur classique, les données peuvent être traitées dans un état binaire exclusif à tout moment, à savoir 0 (désactivé) ou 1 (activé), mais en informatique quantique, elles peuvent fonctionner en mode bidirectionnel, ce qui signifie peut être dans une superposition de 0 et 1 via un bit quantique ou qubit. Les Qubits peuvent être dans plusieurs états de base en même temps, ce qui est connu sous le nom de superposition quantique.
Ainsi, alors qu'un qubit peut être dans une superposition de deux états, dix qubits, exploitant l'enchevêtrement, peuvent se trouver dans une superposition de 1 024 états. Ce phénomène conduit à une croissance exponentielle des états possibles pouvant être représentés concernant le nombre de qubits.
Doubler le volume quantique
Akhalwaya a déclaré qu'IBM était à l'avant-garde du respect de la loi de Moore aussi longtemps qu'il le pouvait, mais que le monde a besoin d'une puissance de traitement croissante.
«Avec nos ordinateurs quantiques, nous doublons le volume quantique chaque année depuis trois ans. Le défi consiste à garder le bruit [environmental influence] vers le bas. Chaque fois que nous ajoutons un qubit supplémentaire, nous doublons la puissance, mais nous augmentons également le bruit », a-t-il déclaré.
Akhalwaya a précisé qu'il y avait deux lois.
Selon la loi Google, la loi est connue sous le nom de loi Neven, du nom de Hartmut Neven, directeur du laboratoire d'intelligence artificielle quantique, et indique que la puissance de calcul quantique devrait croître à un double taux exponentiel par rapport à l'informatique classique.
Selon IBM, il s’appelle Loi de Gambetta, du nom de son associé Jay Gambetta, qui déclare: «Nous semblons être sur la voie de doubler le volume quantique chaque année et si nous continuons, nous devrions obtenir un avantage quantique dans les années 2020. ”
IBM a récemment placé le plus grand ordinateur quantique du cloud, 53 qubits, et est disponible pour ses plus de 80 clients Q Network, y compris Wells Fargo, qui l’a rejoint la semaine dernière.
«Nous avons fait des progrès constants et l’un des meilleurs indicateurs de succès est ce que nous appelons le volume quantique. C'est une bonne mesure de montrer non seulement le nombre croissant de qubits, mais aussi que la qualité des qubits augmente également. Nous avons doublé le volume quantique », a-t-il déclaré.
Avec le volume quantique, ce ne sont pas seulement les qubits qui importent, a-t-il ajouté, ajoutant que c’est aussi la manière dont le bruit s’infiltre dans les qubits.
Ainsi, dans un ordinateur quantique, il a dit que le bruit s'infiltre et détruit les qubits.
"Ainsi, le volume quantique est le plus grand nombre de qubits par le temps le plus long que vous pouvez exécuter avant que le bruit ne s'infiltre. Nous avons actuellement un volume quantique de 16. Mais, la mécanique quantique a une propriété étrange."
Essayer de réduire l'influence environnementale
«Contrairement à un ordinateur classique, nous avons des bits stables, ils ne sont pas perdus et l’environnement n’a pas d’impact sur les bits. Dans le cas quantique, l'environnement interfère avec l'état délicat et des fuites d'informations, ce qui signifie que l'influence de l'environnement s'infiltre et efface les informations.
Fenêtre d'opportunité
«Tant que vous avez une bonne fenêtre d'opportunité, vous pouvez l'étendre en utilisant la correction d'erreur. Nous travaillons dans ce sens. La mise en œuvre commerciale des ordinateurs quantiques est en cours, mais il faudra encore 5 à 10 ans pour une adoption en masse. En attendant, nous essayons de découvrir de nouveaux cas d'utilisation et travaillons toujours en présence de bruit », a déclaré Akhalwaya.
Par exemple, il a déclaré qu’un client avait pris sept ans pour intégrer le processeur graphique à son lieu de travail. Vous pouvez donc imaginer combien de temps il faudra pour intégrer l’informatique quantique.
L'informatique quantique présente de nombreux avantages. at-il dit et a ajouté que de nombreux types de calcul, notamment dans le monde de la chimie, étaient considérablement accélérés.
«Nous pouvons obtenir de meilleures simulations chimiques pour déterminer le niveau d'énergie, les vitesses de réaction et les molécules de conception. L'impact devrait être similaire à la manière dont la science des matériaux a déjà changé notre monde», a-t-il déclaré.
«Lorsque vous stimulez une réaction chimique ou des niveaux d'énergie chimique, ce n'est pas aussi précis sur un ordinateur classique ou dans un superordinateur. Les chiffres de la chimie ne sont pas corrects, car la chimie implique la mécanique quantique », a-t-il déclaré.
La façon dont les électrons se déplacent au sein des atomes et la jonction de molécules est un processus de mécanique quantique et la mécanique quantique comporte plusieurs étapes.
Fenêtre de calcul en extension
Dans une réaction chimique, Akhalwaya a déclaré qu'un seul électron supplémentaire pouvait doubler le nombre de configurations possibles d'une molécule. La possibilité de doubler d'une réaction chimique ne peut être gérée avec un ordinateur classique.
Akhalwaya a déclaré: "Nous aurons besoin de millions de qubits bruyants."
Pour étendre la fenêtre de calcul, nous pouvons «prendre les qubits bruyants et les utiliser pour représenter un qubit propre qui peut durer indéfiniment. Nous avons besoin de 1 000 qubits bruyants pour construire un qubit propre. Donc, pour obtenir des milliers de qubits propres, nous avons besoin de millions de qubits bruyants, mais c'est possible », a-t-il déclaré.
«Nous savons d'expérience classique que dans une vieille voiture, chaque pièce doit être remplacée, mais vous pouvez toujours conduire la voiture pendant un certain temps. Lorsqu'un problème survient, vous ne changez que cette partie », a-t-il déclaré.
De la même manière, avec un ordinateur quantique, «nous pouvons créer des qubits capables de calculer des périodes plus longues à partir de pièces de quelques millisecondes et rendues possibles par la technologie, les mathématiques et une bonne compréhension de la physique».
Il ne sert à rien de construire un ordinateur quantique avec 1 000 qubits bruyants, a-t-il déclaré.
«Vous devez les faire tout en réduisant le bruit. Ces qubits reposent sur un substrat de silicium et ce substrat lui-même interfère avec les qubits et les qubits interfèrent avec les pays voisins. «Il est inutile d'augmenter les qubits tant que nous ne réduisons pas progressivement les niveaux de bruit, mais nous nous attendons à doubler le volume quantique, la propreté des qubits et le nombre de qubits de la même manière que la loi de Moore a doublé », a-t-il déclaré.
IBM dispose de 14 ordinateurs quantiques disponibles pour ses clients.
Akhalwaya a déclaré que la mission était d'augmenter le volume quantique chaque année et d'impliquer davantage d'entreprises et d'universités pour obtenir de nouveaux cas d'utilisation.
«Nous croyons en un modèle hybride d'informatique quantique et classique pour les prochaines décennies. Nous avons besoin d’ordinateurs classiques pour charger les informations sur des ordinateurs quantiques. Ce sera comme un GPU sur un ordinateur classique. Nous n'utilisons le GPU que lorsque nous en avons besoin. Nous n'utiliserons donc des ordinateurs quantiques que lorsque nous en aurons besoin, comme un GPU. Cela ne signifie pas que les ordinateurs quantiques remplaceront les ordinateurs classiques », a-t-il déclaré.
