L'informatique quantique : le « cheval noir » devient universel, le DOE fixe 2028

Ce résultat émane de l'École de génie moléculaire Pritzker de l'Université de Chicago, de Harvard, de l'Université de Stony Brook et de Quantinuum. Il a été publié dans Nature et rapporté par ScienceDaily le 25 septembre. L'équipe a créé et manipulé des anyons non-Abéliens dans un circuit à ions piégés de 54 qubits. En combinant le tressage et la fusion, elle a montré que cette approche peut exécuter n'importe quel algorithme quantique.

Les ordinateurs quantiques sont fragiles. Les ingénieurs protègent l'information en la répartissant sur de nombreux qubits physiques. Mais ces codes de correction d'erreurs ne fournissent pas toutes les opérations nécessaires au calcul général. La solution standard consiste à préparer des « états magiques » via un processus de purification appelé distillation. Celui-ci peut consommer une grande partie des qubits de la machine.

« Nous avons démontré un jeu de portes universel. Cela signifie que si vous stockez l'information dans ces versions émergentes de quarks et que vous les déplacez, vous pouvez effectuer n'importe quel calcul quantique », a déclaré Ruben Verresen, professeur assistant en génie moléculaire à l'UChicago PME et co-auteur, selon ScienceDaily.

Les anyons non-Abéliens ne sont pas des particules autonomes. Les scientifiques les construisent en intriquant de nombreux qubits ordinaires dans un état collectif. Cet état se comporte comme une nouvelle particule avec ses propres règles. Chaque anyon porte un état interne qui change lorsqu'il est déplacé autour d'un autre. L'ordre de ces déplacements porte l'information. En 2024, une équipe incluant Verresen a créé des anyons liés à un groupe de symétrie appelé D4 sur une machine Quantinuum. Le tressage seul ne pouvait pas couvrir toutes les opérations.

« Les codes non-Abéliens sont un cheval noir dans la course à la correction d'erreurs quantiques », a déclaré Henrik Dreyer, directeur général et responsable scientifique du bureau de Munich de Quantinuum et co-auteur. « Dans ce travail, nous montrons le premier jeu de portes universel dans un code non-Abélien. Cela démontre que les calculs tolérants aux pannes peuvent en principe être réalisés sans recourir à la distillation ou à la culture d'états magiques. »

La nouvelle expérience a basculé sur un groupe de symétrie appelé S3. Il s'agit des rotations et réflexions qui laissent un triangle équilatéral inchangé. L'expérience a été exécutée sur 54 qubits intriqués. Le dossier de ScienceDaily du 27 septembre liste l'article parmi les actualités de l'informatique quantique de la semaine.

Washington fixe une date aux machines utiles

Le 27 septembre, le Fermilab a publié le rapport du comité SCAC Quantum du Département de l'Énergie, « Path to an Integrated Quantum Future ». Ce rapport est dirigé par un sous-comité présidé par Anna Grassellino, directrice des technologies du Fermilab. Supratik Guha, professeur à l'Université de Chicago, en est le vice-président. Le document fixe un chemin basé sur des jalons pour démontrer un ordinateur quantique corrigé des erreurs et pertinent scientifiquement d'ici 2028. Il esquisse aussi une vision à long terme pour une installation dédiée de calcul quantique.

Ses trois phases vont des « Quantum Grand Challenges » compétitives entre 2026 et 2028, à la planification de l'installation utilisateur, jusqu'à un avenir quantique intégré à partir de 2030. Le document soutient que le succès doit être mesuré par l'utilité scientifique, et non par le nombre de qubits. Le DOE doit rester neutre technologiquement.

Les feuilles de route de l'industrie convergent déjà vers des délais similaires. IBM a déclaré le 19 août qu'elle avait joint et refroidi deux modules cryogéniques dans un environnement unique. C'est une étape vers le lien de centaines de puces quantiques. Selon l'annonce de l'entreprise, les modules mesurent plus de 8 pieds de haut et de large. Ils refroidissent à 4 Kelvin en moins de cinq jours et atteignent moins de 15 millikelvins peu après. IBM prévoit de relier plusieurs processeurs en une machine d'au moins 1 000 qubits programmables d'ici 2027. L'objectif est l'IBM Quantum Starling tolérant aux pannes en 2029.

Les nombres de qubits logiques progressent aussi. Interesting Engineering a rapporté que la machine Sqale d'Infleqtion a démontré 30 qubits logiques intriqués en utilisant 80 qubits physiques. L'entreprise affirme qu'il s'agit du premier système à atomes neutres à atteindre ce niveau sur une plateforme commerciale. Le PDG Matt Kinsella a déclaré que l'entreprise vise 100 qubits logiques d'ici 2028.

Simulation et orbite

Le matériel quantique est également orienté vers des problèmes de physique. ScienceDaily a rapporté le 26 septembre qu'une équipe menée par Duke a utilisé un simulateur quantique à 13 ions. Elle a reproduit la rupture de corde, un processus lié à la formation de particules dans l'univers primitif. Le travail a été publié le 23 septembre dans Nature Physics. Christopher Monroe, qui a dirigé la recherche, a déclaré que les simulations quantiques offrent la meilleure plateforme disponible pour étudier la formation de la matière. C'est le meilleur moyen d'y parvenir sans assister au Big Bang.

Loin du laboratoire, The Next Web a rapporté le 28 septembre que la start-up indienne TakeMe2Space lancera son satellite MOI-1A. Le lancement aura lieu le 1er octobre dans un vol covoituré SpaceX. L'entreprise l'appelle le premier satellite de calcul orbital de l'Inde. Il embarque des puces edge Nvidia Orin NX et environ 150 watts de puissance. Vingt-trois clients sont déjà inscrits. Il remplace MOI-1, perdu le 12 janvier lorsque la troisième étape du PSLV-C62 de l'ISRO a échoué.

Les deux filières, une meilleure correction d'erreurs et des délais soutenus par le gouvernement, partagent maintenant un calendrier. La question reste ouverte : la physique tiendra-t-elle ce planning ?