Vous n’utiliserez probablement jamais de matériel quantique vous-même, mais il y a de fortes chances que vous bénéficiiez de recherches qui n’auraient pas pu être réalisées sans lui. Les uns et les zéros des ordinateurs conventionnels ne pourront jamais accomplir le type de traitement dont l’informatique quantique est capable.
Les possibilités sont illimitées, mais il existe un obstacle important: si les gens n’ont pas réellement accès aux ordinateurs quantiques, la technologie n’est guère plus qu’un projet scientifique intrigant. Si les informaticiens, les chercheurs universitaires et autres n’ont pas accès au matériel, le domaine ne franchira jamais la prochaine étape.
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La réponse d'IBM à ce problème est une plateforme cloud appelée IBM Q. Depuis le lancement du programme en mai 2016, il offre aux utilisateurs un moyen d’utiliser le calcul quantique sans avoir d’accès direct à un ordinateur quantique.
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Le matériel lui-même n'est peut-être pas abondant, mais grâce à IBM Q, c'est omniprésent.
Construction quantique
J'ai rencontré Bob Sutor, vice-président de la stratégie et de l'écosystème IBM Q dans une salle d'exposition bondée à la conférence IBM Think en avril. Nous nous trouvions à quelques centimètres d’un cryostat, qui fait partie de l’architecture complexe qui rend possible le calcul quantique.
« Le véritable dispositif quantique, les qubits, vit dans [un cryostat]. Celui-ci est maintenu très proche du zéro absolu. 0,015 Kelvin. C’est un tout petit peu au-dessus du zéro absolu, là où rien ne bouge. »
« Le véritable dispositif quantique, les qubits, vit ici », m'a expliqué Sutor en désignant un petit compartiment à la base de la structure. « Ce chiffre est maintenu à un niveau très proche du zéro absolu. 0,015 Kelvin. C’est un tout petit peu au-dessus du zéro absolu, là où rien ne bouge. »
La réfrigération est un facteur commun à de nombreux projets d’informatique quantique de la dernière décennie. Les basses températures facilitent le maintien d’un environnement propice à l’enchevêtrement. C’est l’un des plus grands défis auxquels sont confrontés les scientifiques et les ingénieurs travaillant dans ce domaine: comment rendre la zone environnante suffisamment froide pour que le matériel fonctionne comme prévu.
Alors que la section la plus froide du cryostat atteint presque le zéro absolu, le sommet de la structure est à une température relativement douce de quatre degrés Kelvin. Chaque section se refroidit progressivement de haut en bas, un processus qui prend apparemment un total de 36 heures. Sutor le qualifie d'« alambic glorifié », en référence à la façon dont l'hélium est utilisé pour effectuer un processus de distillation qui élimine la chaleur.
Matériel factice
Lorsque Sutor me parle de ce matériel complexe, il reconnaît que cet exemple particulier n'est pas réellement utilisé pour exécuter des calculs dans le cadre de la plate-forme IBM Q.
Il me dit que les qubits sont faux: « pourquoi mettre une de nos puces de pointe dans quelque chose qui se balade? » - et que le cryostat lui-même est un peu plus « robuste » que le vrai McCoy, pour s'assurer qu'il ne tombe pas en morceaux lors de sa pression tournée.
« Pourquoi mettre l'une de nos puces de pointe dans quelque chose qui se balade? »
Nous couvrons l'informatique quantique pour Digital Trends depuis des années, et c'était toujours fascinant de voir le matériel « en chair et en os », même s'il ne s'agissait en réalité que d'une réplique. Mais le fait qu’IBM ressente le besoin de trimballer une représentation physique de ses efforts quantiques en dit long sur l’état actuel de cette technologie.
Pendant des années, l’informatique quantique n’était guère plus qu’un « et si? » qui fascinait les informaticiens. Ensuite, c'était une expérience. Il occupe désormais un étrange no man’s land, offrant une utilité directe aux chercheurs avant même la promesse d’un ordinateur quantique universel à grande échelle a été accompli. Cela dit, il s’agit encore d’une technologie relativement niche, même si IBM fait le maximum pour la rendre accessible.
Le domaine de l’informatique quantique évolue à un rythme remarquable, mais il reste encore beaucoup de chemin à parcourir avant qu’il atteigne son potentiel. Une partie du défi réside dans la portée même de la concrétisation de ces idées.
Le concept lui-même nécessitait une base importante en physique expérimentale juste pour décoller. Ce travail devait être soutenu par des prouesses techniques – par exemple, les fils enroulés que vous voyez sur les images illustrant cela. article ont été mis en œuvre pour empêcher le matériel de se briser en morceaux à mesure que les températures baissent et que le métal contrats. Actuellement, la tâche ardue consiste à développer un écosystème autour de la technologie.
Il a fallu une entreprise de la taille d’IBM pour transformer quelque chose qui aurait facilement pu devenir un projet scientifique en une technologie réalisable et pratique. Mais maintenant qu'un gros travail de fondation est déjà terminé, l'accent est mis sur la manière de rendre ce matériel accessible, ainsi que sur les efforts visant à continuer à apporter des améliorations progressives.
Travailler à domicile
"Il y a quelques années, il s'agissait d'un projet de physique", a déclaré Jerry Chow, responsable du groupe d'informatique quantique expérimentale d'IBM, s'adressant à Digital Trends lors de la conférence Think. «C'était quelque chose qu'il fallait être dans un laboratoire pour faire. Le mettre sur le Web était la première étape.
« Il y a quelques années, c'était un projet de physique. C’était quelque chose pour lequel il fallait être dans un laboratoire. La mise en ligne était la première étape.
Il note qu'une partie de l'intention de l'accès à distance offert via la plate-forme IBM Q était de cacher une partie de la physique sous-jacente. Les utilisateurs n’ont pas nécessairement besoin de savoir à quoi contribue le processus de réfrigération ni comment fonctionne le processeur supraconducteur. Ne pas être capable de comprendre pleinement l’ingénierie de l’ordinateur quantique n’est pas un obstacle à l’entrée.
Cela peut sembler évident, étant donné que la plupart d'entre nous utilisent des appareils comme les smartphones et ordinateurs portables au quotidien sans avoir une connaissance pratique de ce qui se cache sous le capot. La différence est que le matériel quantique opérationnel est incroyablement rare en comparaison.
Un manque de moyens financiers ou d’expertise technique pourrait empêcher de brillants chercheurs et des étudiants remarquables d’utiliser un ordinateur quantique pour effectuer des travaux importants. Mais IBM Q garantit que même si ces personnes disposent d'un chemin d'accès au matériel dont elles ont besoin.
Nous ne parlons pas ici d’un simple potentiel futur. Chow me dit que 75 000 utilisateurs ont réalisé plus de 2,5 millions d'expériences sur la plate-forme IBM Q, et qu'une soixantaine d'articles de recherche ont été publiés. «Il y a un journal du Japon sur l'intrication de 16 qubits et comment procéder réellement », explique Sutor. "C'est la première fois que quelqu'un le fait sur ce type de machine."
Lorsque l’idée des ordinateurs quantiques a fait son apparition, l’une des questions les plus fréquemment posées était de savoir quand ils pouvaient s’attendre à ce qu’un tel système remplace leur PC. Les experts ont répondu que pour l’instant, il n’est pas clair si ce type de matériel offrirait des avantages tangibles par rapport aux ordinateurs classiques.
Nous ne devrions donc pas nous attendre à voir un ordinateur quantique dans chaque bureau à domicile – mais il semble maintenant qu’à court terme, nous ne devrions pas non plus nous attendre à en voir un dans chaque laboratoire informatique. À notre époque interconnectée, il s’ensuit qu’une technologie de pointe ne sera pas déployée en masse tant que tous les problèmes n’auront pas été résolus.
La nature de la plate-forme IBM Q signifie que les leçons apprises peuvent être transformées très rapidement en améliorations pour tout le monde.
"Le modèle de consommation du quantique à court terme est ce type d'accès au cloud", note Chow. Pour l’heure, il semble que l’accès à distance au matériel quantique soit l’approche la plus efficace.
IBM met son matériel entre les mains de personnes qui peuvent en trouver des utilisations pratiques dès maintenant, et cela façonnera certainement le évolution continue de l'informatique quantique.
Dans le même temps, la nature de la plate-forme IBM Q signifie que les leçons apprises peuvent être transformées très rapidement en améliorations qui profitent à l'ensemble de la base d'utilisateurs.
Qu’apporte IBM à mettre son matériel à la disposition d’utilisateurs qui ne pourraient autrement pas travailler avec un ordinateur quantique? Eh bien, tous les enseignements tirés de l’utilisation d’un matériel quantique auraient été répartis dans de nombreux laboratoires. Mais grâce à IBM Q, tout cela est désormais intégré à son propre projet. Ne vous attendez pas à ce que les progrès ralentissent de si tôt.
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