Quandela, acteur
européen du calcul quantique, annonce une avancée majeure pour le secteur dans
un article scientifique qui décrit une réduction par un facteur de 100 000 du
nombre de composants nécessaires pour les calculs tolérants aux fautes.
L’approche hybride de Quandela, fondée sur une technologie générant des qubits
photoniques avec une efficacité inédite à partir d’atomes artificiels
(émetteurs quantiques semiconducteurs), doit ainsi permettre à la société
d’accélérer le passage à l’échelle de ses ordinateurs quantiques.
L’approche photonique
particulièrement prometteuse pour répondre aux défis de la correction d’erreur
et du passage à l’échelle
L'informatique
quantique tolérante aux fautes – sans erreurs – est cruciale pour l'exécution
correcte des algorithmes quantiques les plus impactants, tels que la
factorisation en nombres premiers, la résolution de systèmes linéaires et les
simulations chimiques. Ce sont ces algorithmes qui permettent de réaliser les
cas d'utilisation les plus précieux et que les ordinateurs « classiques » ne
peuvent pas résoudre, notamment dans les secteurs de l'énergie, de la
pharmacie, de la chimie et de la défense.
Parmi l’ensemble des
plateformes quantiques, la plateforme photonique apparaît particulièrement prometteuse
pour atteindre la tolérance aux fautes, grâce à la capacité unique des photons
à :
• transporter
l'information quantique de manière quasiment infinie
• interconnecter les
processeurs quantiques via des fibres optiques commerciales, comme pour les plus
gros calculateurs aujourd’hui connectés par réseaux.
L’interconnexion entre
processeurs quantiques est indispensable, à terme, pour étendre la puissance de
calcul des ordinateurs quantiques – de façon similaire aux supercalculateurs
actuels qui sont mis en réseau – et ce, quelle que soit la plateforme
considérée. La technologie photonique dispose donc intrinsèquement, « par
nature », de cette modularité absolument nécessaire pour le passage à grande échelle
et la mise en oeuvre des protocoles de correction d'erreurs.
Toutefois, la perte de
photons étant la principale source d'erreur de l’approche photonique, la haute performance
de ces calculateurs quantiques implique une transmission optique élevée des composants,
c'est-à-dire un flux de photons important à travers tous les composants. Le
grand défi est donc celui de réduire le nombre de composants (les « ressources
») pour avoir une plus grande transmission optique pour manipuler et corriger
un grand nombre des qubits, et donc réaliser les calculs à plus grand impact
surpassant les calculateurs classiques.
L’approche de Quandela
100 000x moins coûteuse en ressources que les autres concurrents photoniques
Afin de relever ce
défi, Quandela vient de rapporter un résultat scientifique novateur qui
présente une méthode permettant de réduire les ressources nécessaires par un
facteur de 100 000 par rapport à la méthode basée uniquement sur la photonique
adoptée et développée par d'autres acteurs du calcul quantique photonique aux
États-Unis et au Canada.
À l'origine de ce
résultat se trouve la technologie au cœur des processeurs de Quandela, basée
sur des émetteurs quantiques semi-conducteurs permettant de générer des qubits
photoniques avec une efficacité sans précédent au niveau mondial. Grâce à son
approche hybride, qui utilise ces émetteurs à la fois comme des générateurs de
photons mais également comme des qubits (via l’exploitation du spin d’un
électron de l’émetteur), Quandela se démarque donc des autres compétiteurs
photoniques.
En effet, là où une
approche purement photonique nécessiterait environ un million de composants
pour générer un qubit logique, l'équipe théorie, menée par Shane Mansfield,
Chief Research Officer de Quandela, démontre que l’approche de Quandela n’en
requiert que 12, soit 100 000
(= 10^5 fois) moins. Cette approche relaxe
également fortement les exigences de la transmission optique des composants, et
donc de performance, requis pour la correction d’erreur.
Réduction significative
de la consommation énergétique
Ce gain considérable,
qui promet d’atteindre le régime de la correction d’erreur beaucoup plus rapidement,
permet également de réduire drastiquement les coûts de fabrication et la
consommation d'énergie de la plateforme. Quandela prévoit ainsi une
consommation bien inférieure aux plateformes quantiques existantes. En
pratique, alors que les grands centres de calcul haute performance aujourd’hui
consomment environ 20 MW et que les hyperscalers cloud dédiés à l'IA
nécessitent environ 2 MW, le plus grand ordinateur quantique de Quandela
devrait maintenir sa consommation sous la barre de 1MW. Les ordinateurs de
Quandela se positionnent donc comme la solution pour augmenter la puissance de
calcul dont l’industrie mondiale a besoin, sans augmenter la consommation énergétique.
« Cette avancée marque une étape importante pour le calcul à correction d’erreurs avec la plateforme photonique. En réduisant drastiquement les ressources nécessaires tout en maintenant les avantages intrinsèques de l'approche photonique, nous ouvrons la voie à une industrialisation réaliste du calcul quantique tolérant aux fautes. Notre approche hybride unique démontre que Quandela est en mesure d'accélérer significativement le passage à l'échelle des ordinateurs quantiques, un enjeu crucial pour l'ensemble de l'industrie », déclare Niccolo Somaschi, cofondateur et Directeur Général de Quandela.