{"id":16402,"date":"2018-08-21T10:08:25","date_gmt":"2018-08-21T09:08:25","guid":{"rendered":"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/?p=16402"},"modified":"2018-09-27T15:25:12","modified_gmt":"2018-09-27T14:25:12","slug":"comprendre-informatique-quantique-autres-technologies","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/2018\/comprendre-informatique-quantique-autres-technologies\/","title":{"rendered":"Comprendre l&#8217;informatique quantique &#8211; autres technologies"},"content":{"rendered":"<p>Apr\u00e8s les ordinateurs quantiques supraconducteurs, <a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/2018\/comprendre-informatique-quantique-adiabatique\/\">adiabatiques<\/a> et <a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/2018\/comprendre-informatique-quantique-supraconducteurs\/\">universels<\/a>, qui constituent l\u2019essentiel de l\u2019offre commerciale d\u2019aujourd\u2019hui, faisons maintenant le tour des autres technologies d\u2019ordinateurs quantiques qui, si elles ne sont pas encore commercialement disponibles, pourraient \u00eatre cependant prometteuses. Tout du moins, selon les cas.<\/p>\n<p>Seront ici couvertes les technologies CMOS \u00e0 spins d\u2019\u00e9lectrons, les cavit\u00e9s de diamants, les ions pi\u00e9g\u00e9s, l\u2019optique lin\u00e9aire et le topologique. Je ne couvre pas dans le d\u00e9tail les autres technologies existantes qui n\u2019ont pas l\u2019air de sortir des laboratoires, comme celles qui utilisent des atomes froids pour r\u00e9aliser des qubits.<\/p>\n<p><strong>CMOS \u2013 spin d\u2019\u00e9lectrons \/ quantum dots<\/strong><\/p>\n<p>Les qubits \u00e0 base de semi-conducteurs CMOS sont une voie en devenir permettant d\u2019utiliser des processus de fabrication existants de composants CMOS au silicium. Pour m\u00e9moire, le CMOS qui veut dire \u201cComplementary\u00a0 Metal Oxyde Semiconductor\u201d, est la technologie utilis\u00e9e de mani\u00e8re dominante pour produire des processeurs dans le monde, pour les processeurs d\u2019ordinateurs (Intel, AMD), que des GPU (Nvidia, AMD), des chipsets pour smartphones (Qualcomm, Mediatek, HiSilicon, etc) et dans tout un tas de secteurs sp\u00e9cialis\u00e9s (micro-contr\u00f4leurs, composants radio, \u2026).<\/p>\n<p>Dans les processeurs quantiques, c\u2019est la voie choisie par un bon nombre de laboratoires de recherche dans le monde et par quelques entreprises priv\u00e9es telles que Nokia \/ Bell Labs, les NTT Basic Research Laboratories au Japon, et surtout, par Intel. En France, c\u2019est l\u2019une des deux voies d\u2019exploration s\u00e9rieusement \u00e9tudi\u00e9es au CEA.<\/p>\n<p>Le principe g\u00e9n\u00e9ral utilis\u00e9 pour cr\u00e9er des qubits de ce type est le suivant :<\/p>\n<ul>\n<li>L\u2019<strong>\u00e9tat quantique <\/strong>du qubit est le spin d\u2019un \u00e9lectron individuel d\u2019un atome pi\u00e9g\u00e9 dans une structure semi-conductrice. Le spin est assimilable \u00e0 l\u2019orientation magn\u00e9tique de l\u2019\u00e9lectron.<\/li>\n<li>Les <strong>portes quantiques unitaires <\/strong>utilisent le principe de l\u2019ESR, ou \u201celectron spin resonance\u201d. Comme pour les qubits supraconducteurs, ces portes s\u2019appuient sur l\u2019\u00e9mission de micro-ondes envoy\u00e9es par conduction vers les qubits.<\/li>\n<li>Les <strong>portes quantiques \u00e0 deux qubits <\/strong>utilisent g\u00e9n\u00e9ralement une technique diff\u00e9rente comme des interactions entre dip\u00f4les dans les circuits.<\/li>\n<li>La <strong>mesure de l\u2019\u00e9tat d\u2019un qubit <\/strong>utilise la conversion du spin d\u2019\u00e9lectron, son orientation magn\u00e9tique, en charge \u00e9lectrique.<\/li>\n<\/ul>\n<p>L\u2019int\u00e9r\u00eat de cette technique est de permettre l\u2019int\u00e9gration d\u2019un grand nombre de qubits dans un circuit, avec potentiellement jusqu\u2019\u00e0 des milliards de qubits sur un seul chipset. C\u2019est m\u00eame d\u2019ailleurs semble-t-il la seule technologie qui permettrait d\u2019atteindre ce niveau d\u2019int\u00e9gration.<\/p>\n<p>Le tout se ferait avec un temps de coh\u00e9rence tr\u00e8s long des qubits et un taux d\u2019erreur au moins aussi bon qu\u2019avec les qubits supraconducteurs universels. L\u2019une des difficult\u00e9s est de relier les qubits entre eux par couplage pour permettre l\u2019ex\u00e9cution de portes quantiques \u00e0 deux qubits.<\/p>\n<p>Ces qubits CMOS pr\u00e9sentent aussi l\u2019int\u00e9r\u00eat de pouvoir g\u00e9n\u00e9ralement fonctionner en th\u00e9orie \u00e0 une temp\u00e9rature moins basse que les qubits supraconducteurs, de l\u2019ordre de 1 K au lieu de 15 mK. Ces qubits manipulant des \u00e9lectrons individuels, ils seraient moins sujets aux perturbations ext\u00e9rieures que les qubits supraconducteurs qui s\u2019appuient sur des courants port\u00e9s par des millions d\u2019\u00e9lectrons. Au passage, la cryog\u00e9nie \u00e0 cette temp\u00e9rature permet d\u2019\u00e9viter l\u2019usage de l\u2019h\u00e9lium 3 dont nous <a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/2018\/comprendre-linformatique-quantique-ordinateur-quantique\/\">avions vu<\/a> qu\u2019il \u00e9tait plut\u00f4t rare et cher.<\/p>\n<p>C\u2019est l\u2019une des raisons qui permettrait \u00e0 cette technologie de mieux \u201cscaler\u201d en nombre de qubits. En effet, cette temp\u00e9rature plus \u00e9lev\u00e9e permet de placer une \u00e9lectronique de commande plus dense autour des qubits sans que cela n\u2019\u00e9chauffe trop le circuit. En effet, cette \u00e9lectronique d\u00e9gage de la chaleur et cette chaleur acceptable est conditionn\u00e9e par la temp\u00e9rature de fonctionnement des qubits. Plus cette temp\u00e9rature est basse, plus la chaleur acceptable d\u00e9gag\u00e9e par l\u2019\u00e9lectronique de contr\u00f4le des qubits est basse.<\/p>\n<p>Les donn\u00e9es de r\u00e9f\u00e9rences sont les suivantes : on ne peut consommer qu\u2019un milliwatt d\u2019\u00e9nergie \u00e0 20 mK. Cela limite l\u2019\u00e9lectronique de contr\u00f4le \u00e0 environ 10 000 transistors (en CMOS). C\u2019est expliqu\u00e9 dans <a href=\"https:\/\/snw2018.nctu.edu.tw\/download\/snw2017\/08242338.pdf\">28nm Fully-Depleted SOl Technology Cryogenic Control Electronics for Quantum Computing<\/a>, 2018 (2 pages), issu du CEA-LETI et de STMicroelectronics.<\/p>\n<p>Ces chipsets CMOS n\u00e9cessitent l\u2019emploi de codes de correction d\u2019erreurs en masse, comme les \u201csurface codes\u201d qui sont \u00e9voqu\u00e9s dans une <a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/2018\/comprendre-linformatique-quantique-ordinateur-quantique\/\">partie pr\u00e9c\u00e9dente<\/a>.<\/p>\n<p>Voici les principaux laboratoires de recherche qui creusent la piste du CMOS, tr\u00e8s souvent dans de la recherche partenariale multi-laboratoires et multi-pays :<\/p>\n<p><strong>UNWS<\/strong> <strong>\/<\/strong> <strong>Qutech <\/strong>: le laboratoire hollandais Qutech issu de l\u2019Universit\u00e9 TU Delft collabore avec l\u2019Universit\u00e9 de New South Wales en Australie et avec une architecture CMOS et SOI (<em>ci-dessus). <\/em>Le SOI pour \u201csilicon on insulator\u201d ou \u201csilicium sur isolant\u201d est une technologie issue des fran\u00e7ais CEA-LETI et SOITEC. Elle ajoute une couche d\u2019isolant en oxyde de silicium (SiO2 ou \u201cBOX\u201d, buried oxyde) au-dessus des wafers de silicium et sur laquelle sont ensuite grav\u00e9s les transistors et autres conducteurs des circuits \u00e0 cr\u00e9er. Cf <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/1609.09700\">Silicon CMOS architecture for a spin-based quantum computer<\/a>, 2016 (13 pages). L\u2019UNWS collabore parall\u00e8lement avec le CEA-LETI dans cette voie.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/CMOS-Qubits.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"CMOS Qubits\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/CMOS-Qubits_thumb.jpg\" alt=\"CMOS Qubits\" width=\"516\" height=\"363\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p><strong>UNSW \/ Purdue <\/strong>: l\u2019University of New South Wales en Australie et de la Purdue University aux USA (qui est financ\u00e9e par Microsoft) ont aussi exp\u00e9riment\u00e9 un syst\u00e8me des atomes de phosphore int\u00e9gr\u00e9s dans un substrat de silicium, les \u00e9tats des qubits \u00e9tant le spin d\u2019\u00e9lectrons des atomes de phosphore. La recherche porte surtout sur le couplage entre qubits, \u00e0 base de liaisons entre dip\u00f4les \u00e9lectriques. Ils pr\u00e9voient d\u2019atteindre 10 qubits d\u2019ici 2022 ce qui est modeste. C\u2019est document\u00e9 dans <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/1509.08538\">Silicon quantum processor with robust long-distance qubit couplings<\/a>, 2017 (17 pages). L\u2019UNSW a b\u00e9n\u00e9fici\u00e9 d\u2019un financement de A$83 originaire de l\u2019op\u00e9rateur t\u00e9l\u00e9com Telstra, de la Commonwealth Bank et des gouvernements australiens et de la r\u00e9gion Nouvelles-Galles du Sud.<\/p>\n<p><strong>Purdue \/ TU Delft \/ Wisconsin<\/strong> : des travaux conjoints de l\u2019Universit\u00e9 de Purdue dans l\u2019Indiana, de TU Delft aux Pays-Bas et de l\u2019Universit\u00e9 du Wisconsin-Madison \u00e9voquent la possibilit\u00e9 d\u2019int\u00e9grer des millions de qubits dans des circuits en silicium et germanium exploitant le spins d\u2019\u00e9lectrons, dans <a href=\"https:\/\/phys.org\/news\/2018-06-silicon-quantum-bits-faster-algorithms.html\">Silicon provides means to control quantum bits for faster algorithms<\/a>, juin 2018. L\u2019avantage du germanium dans les qubits est de permettre de cr\u00e9er des portes quantiques tr\u00e8s rapides allant de 0,5 \u00e0 5 ns. Voir aussi <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/1401.4416\">Quantum control and process tomography of a semiconductor quantum dot hybrid qubit<\/a>, 2014 (12 pages).<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Purdue-TU-Delft-Wisconsin-SiGe.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Purdue TU Delft Wisconsin SiGe\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Purdue-TU-Delft-Wisconsin-SiGe_thumb.jpg\" alt=\"Purdue TU Delft Wisconsin SiGe\" width=\"494\" height=\"179\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p><strong>Sandia Labs<\/strong>, USA est une filiale du groupe Honeywell qui travaille surtout pour le D\u00e9partement de l\u2019Energie US (DoE) avec des laboratoires dans le Nouveau Mexique et en Californie. C\u2019est une sorte de CEA US. Ils travaillent ainsi sur l\u2019armement nucl\u00e9aire des USA ! Ils travaillent notamment sur la physique des qubits CMOS et leurs codes de correction d\u2019erreurs. Ils visent une temp\u00e9rature d\u2019op\u00e9ration interm\u00e9diaire de 100 mK. Ci-dessous, leur architecture de qubit \u00e0 base de double quantum dot de silicium (<a href=\"http:\/\/www.sandia.gov\/mstc\/quantum\/index.html\">source<\/a>).<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Sandia-CMOS1.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Sandia CMOS\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Sandia-CMOS1_thumb.jpg\" alt=\"Sandia CMOS\" width=\"487\" height=\"171\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p><strong>Princeton<\/strong>,\u00a0 USA, travaille notamment sur r\u00e9alisation de porte CNOT \u00e0 deux qubits en CMOS \u00e0 tr\u00e8s haut niveau de fiabilit\u00e9 et faible temps d\u2019op\u00e9ration, respectivement de 200 ns et 99%. Vu dans <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/ftp\/arxiv\/papers\/1708\/1708.03530.pdf\">Quantum CNOT Gate for Spins in Silicon<\/a>, 2017 (27 pages). Ce sont aussi des qubist \u00e0 double quantum dots utilisant du silicium et du germanium.<\/p>\n<p>Les laboratoires de <strong>HRL Malibu<\/strong>, filiale de recherche commune de Boeing et General Motors, situ\u00e9e en Californie et <strong>Nokia <\/strong>travaillent sur des qubits en ars\u00e9niure de gallium qui n\u00e9cessitent un refroidissement \u00e0 moins de 1K. Ce seraient\u00a0 des qubits avec de longs temps de coh\u00e9rence permettant de faire des calculs avec un grand nombre de portes quantiques et codes de corrections d\u2019erreurs.<\/p>\n<p><strong><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/CEA-LETI-logo.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"CEA LETI logo\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/CEA-LETI-logo_thumb.jpg\" alt=\"CEA LETI logo\" width=\"90\" height=\"90\" border=\"0\" \/><\/a>\u00a0 <a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Quantum-Silicon-Grenoble-logo.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Quantum Silicon Grenoble logo\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Quantum-Silicon-Grenoble-logo_thumb.jpg\" alt=\"Quantum Silicon Grenoble logo\" width=\"332\" height=\"90\" border=\"0\" \/><\/a><\/strong><\/p>\n<p>Le CEA-LETI de Grenoble est le laboratoire europ\u00e9en en pointe sur la recherche appliqu\u00e9e dans les qubits CMOS \u00e0 spins d\u2019\u00e9lectrons.<\/p>\n<p>L\u2019\u00e9quipe en charge du quantique y est dirig\u00e9e par <strong>Maud Vinet<\/strong>. Le laboratoire est au c\u0153ur d\u2019un \u00e9cosyst\u00e8me de recherche quantique labellis\u00e9 <strong>Grenoble Quantum Silicon<\/strong> qui comprend le CNRS, l\u2019institut N\u00e9el, l\u2019INAC et l\u2019Universit\u00e9 Grenoble Alpes. L\u2019approche est pluridisciplinaire, ce qui est assez rare dans la recherche, avec un beau <a href=\"https:\/\/www.quantumsilicon-grenoble.eu\/people\/\">panel de chercheurs<\/a>.<\/p>\n<p>L\u2019\u00e9quipe de l\u2019INAC (Institute for Nanoscience and Cryogenics) qui associe le CEA et l\u2019Universit\u00e9 de Grenoble et celles de l\u2019Institut N\u00e9el qui associe le CNRS et l\u2019Universit\u00e9 Joseph Fourier de Grenoble qui fait partie du CNRS apportent leur expertise dans la cr\u00e9ation d\u2019\u00e9lectronique de contr\u00f4le fonctionnant \u00e0 temp\u00e9rature cryog\u00e9nique, dans le contr\u00f4le d\u2019\u00e9lectrons individuels dans des structures semiconductrices. D\u2019autres chercheurs de l\u2019INAC aident \u00e0 mod\u00e9liser les composants semi-conducteurs des qubits. Les ing\u00e9nieurs en micro\u00e9lectronique du LETI compl\u00e8tent l\u2019ensemble avec une connaissance des processus de conception, d\u2019int\u00e9gration, de fabrication et de tests des circuits semiconducteurs.<\/p>\n<p>L\u2019objectif de cette \u00e9quip\u00e9e est de cr\u00e9er des qubits CMOS \u00e0 forte int\u00e9gration et surtout une capacit\u00e9 \u00e0 monter en puissance en termes de nombre de qubits. Les premier qubits en CMOS ont \u00e9t\u00e9 cr\u00e9\u00e9s en 2016. Il s\u2019agit maintenant de cr\u00e9er des chipsets comprenant des millions de qubits, puis des dizaines et centaines de millions de qubits.<\/p>\n<p>Au-del\u00e0 de la physique, ces chipsets exploitent la capacit\u00e9 d\u2019int\u00e9gration et de fabrication des composants CMOS \u00e0 grande \u00e9chelle et leur fonctionnement possible \u00e0 1K au lieu de 15-20 mK qui permet d\u2019y adjoindre une \u00e9lectronique de contr\u00f4le consommant un peu plus d\u2019\u00e9nergie que celle des qubits supraconducteurs. Les exp\u00e9riences en laboratoire montrent pour l\u2019instant que les qubits CMOS g\u00e9n\u00e8rent un taux d\u2019erreur raisonnable, voisin de celui des qubits supraconducteurs.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/CEA-LETI-Grenoble.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"CEA-LETI Grenoble\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/CEA-LETI-Grenoble_thumb.jpg\" alt=\"CEA-LETI Grenoble\" width=\"449\" height=\"254\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Le LETI est l\u2019un des rares laboratoires publics au monde disposant d\u2019une plateforme de production de test de composants CMOS. Bas\u00e9e \u00e0 Grenoble, elle comprend tout l\u2019outillage de production de composants CMOS sur wafers de 200 et 300 mm. Elle permet de produire des composants CMOS en tout genre et en mat\u00e9riaux III-V (photonique, ars\u00e9niure de gallium, etc). L\u2019\u00e9quipement comprend des machines de lithogravure, notamment originaires du leader mondial ASML, avec une r\u00e9solution pouvant descendre \u00e0 7 nm, des machines pour le d\u00e9p\u00f4t de mat\u00e9riaux semiconducteurs et conducteurs utilisant toutes les techniques imaginables (plasma, \u2026) ainsi que pour l\u2019ajout de dispositifs MEMS (micro-\u00e9lectro-mechanical systems). Le tout occupe plusieurs b\u00e2timents, dont le principal qui fait 184 m de long (vue Google Maps <em>ci-dessus<\/em>).<\/p>\n<p>La production valid\u00e9e peut ensuite \u00eatre transf\u00e9r\u00e9e vers de la production en volume dans des fabs commerciales comme celles de STMicroelectronics, Global Foundries ou Samsung qui supportent les processus FD-SOI sur lesquels le CEA s\u2019appuie en g\u00e9n\u00e9ral. Mais \u00e0 ses d\u00e9buts, la taille du march\u00e9 des ordinateurs quantiques sera modeste. Et rien que dans un batch classique de 25 wafers, on pourra produire d\u2019un seul coup quelques milliers de puces quantiques, de quoi alimenter une belle base de supercalculateurs quantiques.<\/p>\n<p>A Grenoble, le LETI dispose aussi d\u2019une plateforme de nanocaract\u00e9risation (PFNC ou NanoCarac) qui comprend sur 2500 m2 des dizaines d\u2019outils de m\u00e9trologie permettant de v\u00e9rifier la qualit\u00e9 des composants CMOS fabriqu\u00e9s. Avec Fanny Bouton, j\u2019ai pu visiter tout cela en juillet 2018 et c\u2019\u00e9tait impressionnant ! La double salle blanche du LETI cumule environ un milliard d\u2019euros d\u2019\u00e9quipements avec des machines dont le co\u00fbt s\u2019\u00e9tale de quelques millions \u00e0 80 millions d\u2019Euros ! Ce sont des moyens bien plus lourds que pour produire des qubits supraconducteurs \u00e0 cause du niveau d\u2019int\u00e9gration qui est plus \u00e9lev\u00e9.<\/p>\n<p>Les qubits supraconducteurs sont en effet bien moins int\u00e9gr\u00e9s, faisant plusieurs dizaines de microns de largeur. Rigetti produit ses chipsets supraconducteurs en interne avec $10M d\u2019\u00e9quipement. Les qubits CMOS pourront descendre \u00e0 une taille de 100 nm x 100 nm. Les fabs classiques ne sont pas optimis\u00e9es dans leurs processus de fabrication pour cr\u00e9er des qubits CMOS. Cela n\u00e9cessiterait un gros travail de tuning et un besoin de flexibilit\u00e9 pas \u00e9vident \u00e0 obtenir. Avec une densit\u00e9 de 100 nm, on pourrait th\u00e9oriquement caser un milliard de qubits dans une puce CMOS de 1 cm2. L\u2019objectif est de d\u00e9marrer \u00e0 1 million de qubits avec un taux d\u2019erreur qui serait de deux ordres de grandeur plus faible (1\/100) qu\u2019avec les qubits supraconducteurs. Le LETI s\u2019est donn\u00e9 une roadmap avec trois grandes \u00e9tapes : d\u2019ici 5 ans, d\u2019ici 10 ans et au-del\u00e0, pour d\u00e9velopper ces chipsets \u00e0 plusieurs millions de qubits.<\/p>\n<p>Le CEA travaille aussi sur la technologie <strong>CoolCube<\/strong> permettant de disposer les composants en 3D (<a href=\"https:\/\/www.3dincites.com\/2015\/03\/coolcube-a-true-3dvlsi-alternative-to-scaling\/\">d\u00e9tails<\/a>), ce qui permettrait de r\u00e9soudre divers probl\u00e8mes de mise \u00e0 l\u2019\u00e9chelle. Elle serait applicable aux qubits CMOS et plus largement, \u00e0 d\u2019autres applications du CMOS.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/CMOS-double-quantum-dot-qubit.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"CMOS double quantum dot qubit\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/CMOS-double-quantum-dot-qubit_thumb.jpg\" alt=\"CMOS double quantum dot qubit\" width=\"375\" height=\"400\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Les publications de r\u00e9f\u00e9rence de ces \u00e9quipes sur les qubits CMOS sont nombreuses. On compte notamment <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/pdf\/1605.07599.pdf\">A CMOS silicon spin qubit<\/a><strong>, <\/strong>2016 (12 pages) qui d\u00e9finit les bases du qubit CMOS \u00e0 double quantum dots (<em>sch\u00e9ma ci-dessus<\/em>), <a href=\"https:\/\/www.researchgate.net\/profile\/Dharmraj_Kotekar-Patil\/publication\/313454371_SOI_technology_for_quantum_information_processing\/links\/5a8526c90f7e9b2c3f503879\/SOI-technology-for-quantum-information-processing.pdf?origin=publication_detail\">SOI technology for quantum information processing<\/a>, 2016 qui compl\u00e8te cette description ainsi que <a href=\"https:\/\/www.ucl.ac.uk\/qsd\/people\/schaal\/publications\/paper94.pdf\">Conditional Dispersive Readout of a CMOS Single-Electron Memory Cell<\/a> 2018 (9 pages) qui d\u00e9crit dans le cadre d\u2019un partenariat avec l\u2019Universit\u00e9 de Londres, le travail sur la lecture de l\u2019\u00e9tat d\u2019un qubit quantum dot CMOS.<\/p>\n<p><strong><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Intel-logo-1.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; margin: 10px 0px 10px 10px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Intel logo\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Intel-logo_thumb-1.jpg\" alt=\"Intel logo\" width=\"240\" height=\"159\" border=\"0\" \/><\/a><\/strong><\/p>\n<p><strong>Intel<\/strong> travaille aussi sur la piste des composants CMOS utilisant des spins d\u2019\u00e9lectrons avec un premier wafer produit avec des chipsets de 26 qubits en 2017. Le choix des qubits \u00e0 base de silicium et de spins d\u2019\u00e9lectron r\u00e9sulte d\u2019une forme de biais cognitif : Intel maitrise la fabrication de composants CMOS et recherche donc une technologie quantique qui puisse s\u2019appuyer sur ce savoir-faire. Mais comme nous l\u2019avons vu au-dessus, il y a une grande logique \u00e0 poursuivre cette voie qui semble l\u2019une des rares capable de scaler en nombre de qubits.<\/p>\n<p>Ses qubits sont fabriqu\u00e9s dans un niveau d\u2019int\u00e9gration \u201cancien\u201d, de 300 nm, mais s\u2019appuyant sur des wafers de silicium plus purs d\u2019un point de vue isotopique avec une tr\u00e8s faible variation isotopique des atomes de silicium utilis\u00e9s. Les wafers utilis\u00e9s dans les qubits CMOS sont en effet en Silicium 28, l\u2019isotope du silicium \u00e0 spin de noyau nul, qui est le plus abondant sur Terre mais doit \u00eatre produit par rafinage. Il comprend 14 neutrons et autant de protons.<\/p>\n<p>En juin 2018, Intel faisait une annonce de plus avec une puce tr\u00e8s int\u00e9gr\u00e9e utilisant cette technologie CMOS, cens\u00e9e pouvoir compter jusqu\u2019\u00e0 1500 qubits (<em>ci-dessous<\/em>). Elle est fabriqu\u00e9e dans la fab D1D situ\u00e9e dans l\u2019Oregon. Et cette fois-ci, avec une densit\u00e9 de gravure de l\u2019ordre de 50 nm, six fois plus grande que la g\u00e9n\u00e9ration du d\u00e9but de 2018. Mais bien entendu, sans aucune information sur le bruit g\u00e9n\u00e9r\u00e9, qui est indispensable pour le bon fonctionnement du syst\u00e8me ni d\u2019ailleurs, le nombre exact de qubits de la puce en question.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Intel-50nm-qubits-2018.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Intel 50nm qubits 2018\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Intel-50nm-qubits-2018_thumb.jpg\" alt=\"Intel 50nm qubits 2018\" width=\"461\" height=\"232\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Que ce soit pour Tangle Lake en supraconducteurs ou pour les diff\u00e9rentes versions \u00e0 spins d\u2019\u00e9lectrons, on est donc dans un brouillard quantique sur la qualit\u00e9 de l\u2019ensemble.<\/p>\n<p>Le hollandais QuTech et Intel travaillent bien ensembles. QuTech a b\u00e9n\u00e9fici\u00e9 de $50M d\u2019investissements de la part d\u2019Intel depuis 2015 pour explorer la voie du qubit en CMOS. L\u2019investissement global d\u2019Intel reste modeste sur le quantique. Il peut l\u2019\u00eatre tant que l\u2019on n\u2019en est pas au niveau de la fabrication en s\u00e9rie.<\/p>\n<p><strong>Cavit\u00e9s de diamants \/ NV Centers<\/strong><\/p>\n<p>Cette technique consiste \u00e0 cr\u00e9er un d\u00e9faut artificiel dans une structure cristalline de carbone avec un atome de carbone remplac\u00e9 par un atome d\u2019azote et un autre atome de carbone remplac\u00e9 par un vide sans atome. Le r\u00e9sultat est une structure de spin 1 qui peut \u00eatre contr\u00f4l\u00e9 optiquement et par micro-ondes. L\u2019ensemble fonctionnerait \u00e0 temp\u00e9rature ambiante. A vrai dire, la litt\u00e9rature \u00e9voque parfois la temp\u00e9rature de 4K, qui est loin d\u2019\u00eatre ambiante mais dans le grand froid, tout est relatif ! La technique est notamment document\u00e9e dans <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/pdf\/1712.07877.pdf\">NV-centers in Nanodiamonds How good they are<\/a> 2017 (18 pages).<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Model_of_nitrogen-vacancy_center_in_diamond.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Model_of_nitrogen-vacancy_center_in_diamond\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Model_of_nitrogen-vacancy_center_in_diamond_thumb.jpg\" alt=\"Model_of_nitrogen-vacancy_center_in_diamond\" width=\"275\" height=\"257\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Il existe des variantes de cette technique avec des d\u00e9fauts introduits dans du carbure de silicium dop\u00e9 au phosphore qui pr\u00e9senteraient l\u2019avantage de cr\u00e9er des qubits dont la mesure est plus pr\u00e9cise car reposant sur l\u2019\u00e9mission d\u2019une fluorescence de fr\u00e9quence \u00e9troite. Cf <a href=\"https:\/\/bioengineer.org\/study-takes-step-toward-mass-producible-quantum-computers\">Study Takes Step Toward Mass-Producible Quantum Computers<\/a>, 2017.<\/p>\n<p>Le principe g\u00e9n\u00e9ral de ces qubits est le suivant :<\/p>\n<ul>\n<li>L\u2019<strong>\u00e9tat quantique <\/strong>du qubit est le spin des \u00e9lectrons situ\u00e9s dans la cavit\u00e9.<\/li>\n<li>Les <strong>portes quantiques unitaires <\/strong>sont activ\u00e9es par laser.<\/li>\n<li>Les <strong>portes quantiques \u00e0 deux qubits <\/strong>utilisent aussi des lasers.<\/li>\n<li>Le <strong>mesure de l\u2019\u00e9tat d\u2019un qubit <\/strong>utilise la captation de la fluorescence de la cavit\u00e9 avec un capteur CCD.<\/li>\n<\/ul>\n<p>La technologie n\u2019est pas facile \u00e0 industrialiser \u00e0 grande \u00e9chelle, qu\u2019il s\u2019agisse du chipset lui-m\u00eame o\u00f9 des lasers de contr\u00f4le.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/QDTI.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; margin: 10px 0px 10px 10px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"QDTI\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/QDTI_thumb.jpg\" alt=\"QDTI\" width=\"295\" height=\"90\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p><strong>QDTI<\/strong> est la seule startup connue s\u2019\u00e9tant lanc\u00e9e dans la mise au point d\u2019un ordinateur quantique \u00e0 base de NV Centers. Cr\u00e9\u00e9e par une \u00e9quipe issue de l\u2019Universit\u00e9 d\u2019Harvard, elle est bas\u00e9e logiquement dans le Massachusetts. La startup a plusieurs cordes \u00e0 son arc en plus de la cr\u00e9ation de processeurs quantiques. Elle planche notamment sur des syst\u00e8mes d\u2019imagerie m\u00e9dicale utilisant aussi ces NV centers, avec la cr\u00e9ation de magn\u00e9tom\u00e8tres de pr\u00e9cision associ\u00e9s \u00e0 de l\u2019IRM. La soci\u00e9t\u00e9 n\u2019a pas l\u2019air particuli\u00e8rement active depuis 2016.<\/p>\n<p><strong>Ions pi\u00e9g\u00e9s<\/strong><\/p>\n<p>Cette technique a \u00e9t\u00e9 imagin\u00e9e dans les ann\u00e9es 1950 par <strong>Wolfgang Paul<\/strong>, prix Nobel de physique en 1989. Les premiers \u00e0 les tester furent Juan Cirac et Peter Zoller en 1995. Les ions pi\u00e9g\u00e9s sont des ions qui sont pi\u00e9g\u00e9s magn\u00e9tiquement dans un espace confin\u00e9, et plac\u00e9s les uns \u00e0 c\u00f4t\u00e9 des autres. Les atomes utilis\u00e9s ont un \u00e9lectron manquant, dans la seconde colonne du tableau de Mendele\u00efev. Le calcium est le plus courant.<\/p>\n<p>Le principe g\u00e9n\u00e9ral de ces qubits est le suivant :<\/p>\n<ul>\n<li>L\u2019<strong>\u00e9tat quantique <\/strong>du qubit est le niveau d\u2019\u00e9nergie de l\u2019ion pi\u00e9g\u00e9.<\/li>\n<li>Les <strong>portes quantiques unitaires <\/strong>sont activ\u00e9es par micro-ondes, par lasers ou par des dip\u00f4les magn\u00e9tiques.<\/li>\n<li>Les <strong>portes quantiques \u00e0 deux qubits <\/strong>utilisent des lasers avec des photons intriqu\u00e9s.<\/li>\n<li>La <strong>mesure de l\u2019\u00e9tat d\u2019un qubit <\/strong>utilise la captation de la fluorescence de la cavit\u00e9 avec un capteur CCD apr\u00e8s excitation par un laser.<\/li>\n<\/ul>\n<p>L\u2019Autrichien Rainer Blatt de l\u2019<strong>Universit\u00e9 d\u2019Innsbruck<\/strong> est un des pionniers de cette fili\u00e8re. Il cr\u00e9\u00e9 un registre intriqu\u00e9 de 14 qubits adressables en 2011. Il passe \u00e0 20 qubits adressables et individuellement contr\u00f4lables en 2018. Ce sont des qubits \u00e0 base d\u2019ions calcium organis\u00e9s en ligne servant de qubits et intriqu\u00e9s via un syst\u00e8me de lasers.<\/p>\n<p>Les ions pi\u00e9g\u00e9s ont un temps de d\u00e9coh\u00e9rence long, de plusieurs dizaines de secondes, mais c\u2019est compens\u00e9 par des gate time tout aussi longs en proportion. Ils pr\u00e9sentent l\u2019avantage de g\u00e9n\u00e9rer un taux d\u2019erreur assez faible et de pouvoir \u00eatre tous intriqu\u00e9s les uns avec les autres dans leur confinement alors que dans les technologies supraconductrices, seuls les qubits voisins d\u2019un qubit donn\u00e9 peuvent \u00eatre intriqu\u00e9s, ce qui cr\u00e9\u00e9 des contraintes dans la conception et\/ou la compilation d\u2019algorithmes quantiques.<\/p>\n<p>L\u2019inconv\u00e9nient principal est que la solution ne sera probablement pas facile \u00e0 faire grandir en nombre de qubits confin\u00e9s. Ne serait-ce que par le nombre de lasers \u00e0 aligner pour leur contr\u00f4le et par l\u2019espacement entre les ions align\u00e9s en rangs d\u2019on-ions (facile\u2026) qui est d\u2019environ 2mm. Enfin, la technique est difficile \u00e0 miniaturiser \u00e0 cause des syst\u00e8mes de contr\u00f4les divers et \u00e0 l\u2019inexistence de lignes de production adapt\u00e9es.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Innsbruck-ions-pieges.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Innsbruck ions pieges\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Innsbruck-ions-pieges_thumb.jpg\" alt=\"Innsbruck ions pieges\" width=\"450\" height=\"255\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Les ions pi\u00e9g\u00e9s sont explor\u00e9s par quelques acteurs et surtout par les laboratoires de recherche. Le plus connu est celui de l\u2019<strong>Universit\u00e9 de Maryland,\u00a0<\/strong>o\u00f9 officie un grand sp\u00e9cialiste du sujet, Christopher Monroe, et\u00a0dont la spin-off <strong>IonQ <\/strong>est le seul acteur commercial de cette typologie de qubits.<\/p>\n<p>C\u00f4t\u00e9 laboratoire, il Il faut aussi compter avec <strong>IQOQI <\/strong>(Autriche, cf Rainer Blatt) et l\u2019<strong>IQST <\/strong>(Allemagne), qui sont coauteurs de <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/pdf\/1711.11092.pdf\">Observation of Entangled States of a Fully Controlled 20-Qubit System<\/a>, portant sur un prototype de 20 qubits r\u00e9alis\u00e9 avec des ions calciums. Il y a aussi l\u2019<strong>University of West Sussex <\/strong>au Royaume Uni qui travaille sur un prototype de 10 qubits et recherche du financement pour cr\u00e9er un ordinateur quantique \u00e0 1000 qubits.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/logo_and_text_alpha.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; margin: 10px 0px 10px 10px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"logo_and_text_alpha\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/logo_and_text_alpha_thumb.jpg\" alt=\"logo_and_text_alpha\" width=\"240\" height=\"86\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>IonQ est donc une spin-off de l\u2019Universit\u00e9 de Maryland sp\u00e9cialis\u00e9e dans la conception d\u2019ordinateurs quantiques universels \u00e0 base d\u2019ions pi\u00e9g\u00e9s, avec une trentaine de collaborateurs. Cr\u00e9\u00e9 par Christopher Monroe, la startup n\u2019a lev\u00e9 que $20M, dont une partie chez Google Ventures et Amazon.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Ionq-Qubits.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Ionq Qubits\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Ionq-Qubits_thumb.jpg\" alt=\"Ionq Qubits\" width=\"437\" height=\"202\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Le laboratoire planche dessus depuis longtemps. Le record actuel serait de 53 qubits coh\u00e9rents et intriqu\u00e9s sachant que l\u2019Universit\u00e9 de Maryland teste un dispositif \u00e0 121 qubits. L\u2019ion est \u00e0 base d\u2019un atome d\u2019ytterbium, une terre rare aussi utilis\u00e9e dans la production de certains lasers.<\/p>\n<p>Le cofondateur d\u2019IonQ et Chief Scientist est Christopher Monroe, un professeur de cette universit\u00e9. Cf <a href=\"https:\/\/static1.squarespace.com\/static\/59f110aec027d83296f84ecb\/t\/5a3a1789419202030ef1dfd8\/1513756588569\/IonQ+-+Ion+Trap+QC+Program+-+Dave+Moehring%2C+CEO%2C+IonQ.pdf\">A Reconfigurable Quantum Computer<\/a> par David Moehring, 2017 (20 slides). La topologie du syst\u00e8me permet de cr\u00e9er des portes arbitraires de deux \u00e0 trois qubits reliant n\u2019importe lequel des qubits align\u00e9s. C\u2019est d\u00fb aux couplages entre les ions qui exploitent des forces de Coulomb de longue port\u00e9e.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/IonQ-topology.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"IonQ topology\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/IonQ-topology_thumb.jpg\" alt=\"IonQ topology\" width=\"418\" height=\"160\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Ils proposent une offre logiciel de programmation en cloud. L\u2019approche est aussi \u201cfull stack\u201d. Mais l\u2019approche logicielle a l\u2019air d\u2019\u00eatre tr\u00e8s propri\u00e9taire.<\/p>\n<p><strong>Topologique<\/strong><\/p>\n<p>Il faut distinguer dans cette cat\u00e9gorie d\u2019ordinateurs quantique la notion de \u201ctopologique\u201d qui d\u00e9finit un type de qubits \u00e0 base d\u2019anyons et les \u201cfermions de Majorana\u201d qui ne sont qu\u2019une variante d\u2019anyons pour cr\u00e9er des qubits topologiques. De tous les types de qubits, ce sont les plus myst\u00e9rieux et complexes \u00e0 appr\u00e9hender, et donc \u00e0 vulgariser en langage naturel. On nage en pleine m\u00e9ta-complexit\u00e9 !<\/p>\n<p>Le principe du quantique topologique repose sur la notion d\u2019anyons qui sont des \u201cquasi-particules\u201d int\u00e9gr\u00e9es dans des syst\u00e8mes \u00e0 deux dimensions. Sachant qu\u2019il y a des anyons ab\u00e9liens et non ab\u00e9liens ! Pour faire simple, les anyons sont des structures physiques asym\u00e9triques et \u00e0 deux dimensions dont la sym\u00e9trie peut \u00eatre modifi\u00e9e. Cela permet d\u2019appliquer des principes de topologie avec des ensembles de permutations successives appliqu\u00e9es aux couples d\u2019anyons qui se trouvent \u00e0 proximit\u00e9 dans des circuits. Les algorithmes associ\u00e9s s\u2019appuient sur les concepts d\u2019organisations topologiques de tresses ou de n\u0153uds (\u201cbraids\u201d).<\/p>\n<p>La repr\u00e9sentation <em>ci-dessous <\/em>explique cela, avec une \u00e9volution temporelle des permutations d\u2019anyons temporelle allant du bas vers le haut sachant que dans d\u2019autres repr\u00e9sentations, elle va de haut en bas.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Anyons.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; margin: 10px 0px 10px 10px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Anyons\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Anyons_thumb.jpg\" alt=\"Anyons\" width=\"465\" height=\"192\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Le sch\u00e9ma suivant issu de <a href=\"http:\/\/www.cs.virginia.edu\/~robins\/Computing_with_Quantum_Knots.pdf\">Computing with Quantum Knots<\/a> de <strong>Graham Collins <\/strong>publi\u00e9 en 2006 dans Scientific American (8 pages) pr\u00e9cise un peu les choses. On y apprend notamment que les portes quantiques topologiques n\u00e9cessitent un long encha\u00eenement de permutations anyoniques comme avec la porte CNOT pr\u00e9sent\u00e9e en bas du sch\u00e9ma. Le tout, en conservant bien les notions de superposition et d\u2019intrication ! C\u2019est <strong>Alexei Kitaev<\/strong>, \u00e0 l\u2019\u00e9poque chercheur chez Microsoft, qui eu cette id\u00e9e en 1997 d\u2019utiliser des anyons pour des calculs quantiques.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Topological-description.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Topological description\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Topological-description_thumb.jpg\" alt=\"Topological description\" width=\"494\" height=\"515\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>D\u2019un point de vue physique, les anyons sont des \u201cquasi-particules\u201d, \u00e0 savoir des mod\u00e8les de repr\u00e9sentation de particules qui d\u00e9crivent l\u2019\u00e9tat de nuages d\u2019\u00e9lectrons autour d\u2019atomes (pour faire simple).<\/p>\n<p>Les fermions de Majorana sont un type sp\u00e9cifique de quasi-particules. Ils ont des comportements collectifs d\u2019\u00e9lectrons dans des r\u00e9seaux cristallins \u00e0 tr\u00e8s basse temp\u00e9rature. L\u2019explication, en fran\u00e7ais, la plus proche de la notion de compr\u00e9hension humaine est un article de <strong>La Recherche <\/strong>de novembre 2017, <a href=\"http:\/\/inac.cea.fr\/Pisp\/julia.meyer\/home\/LaRecherche%20Majorana.pdf\">Les promesses des fermions de Majorana<\/a> de Manuel Houzet, Julia Meyer et Pascal Simon.<\/p>\n<p>La complexit\u00e9 du sujet pourrait d\u00e9clencher une v\u00e9ritable onde de choc dans l\u2019enseignement de l\u2019informatique car ces concepts associent math\u00e9matiques, physique et informatique \u00e0 un niveau doctorat. On est loin de 42 ! C\u2019est la th\u00e8se de Hugo de Garis dans <a href=\"https:\/\/profhugodegaris.files.wordpress.com\/2011\/04\/tqcarticle.pdf\">Topological Quantum Computin The TQC Shock Wave and its Impact on University Computer Science Teaching<\/a>, 2011 (29 pages).<\/p>\n<p>Pour comprendre le topologique et les fermions de Majorana, il faut se plonger dans le bestiaire de la physique des particules. Les fermions sont les particules de la mati\u00e8re et comprennent les leptons (\u00e9lectrons, neutrinos) et les baryons (protons, neutrons, \u00e0 base de quarks) et qui composent les noyaux des atomes.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Particle-Physics-Diagram-Fermions-Baryons-Mesons-Leptons-and-Bosons.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; margin: 10px 0px 10px 10px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Particle Physics Diagram - Fermions, Baryons, Mesons, Leptons and Bosons.\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Particle-Physics-Diagram-Fermions-Baryons-Mesons-Leptons-and-Bosons._thumb.png\" alt=\"Particle Physics Diagram - Fermions, Baryons, Mesons, Leptons and Bosons.\" width=\"407\" height=\"192\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Les fermions de Majorana en sont un cas particulier qui correspondent \u00e0 une sorte d\u2019\u00e9tat de nuages d\u2019\u00e9lectrons autour du noyau d\u2019atomes et qui se manifestent aux deux bouts de fils supraconducteurs.<\/p>\n<p>Un d\u00e9bat court chez les physiciens sur l\u2019existence m\u00eame de ces fermions.\u00a0Leo Kouwenhoven\u00a0 des Delft Lab (puis MSR) annon\u00e7ait la d\u00e9tection de quasi-particules en 2012 \u00e0 TU Delft. Cette d\u00e9couverte \u00e9tait ensuite confirm\u00e9e\u00a0 en 2016 au MIT. Plus r\u00e9cemment, un groupe de trois universit\u00e9 am\u00e9ricaines UC Irvine, UCLA et Stanford aurait d\u00e9couvert de vrais fermions de Majorana. La source fran\u00e7aise de cette annonce <a href=\"http:\/\/www.fredzone.org\/une-particule-theorique-pour-creer-un-ordinateur-quantique-impossible-a-hacker-003\">Une particule th\u00e9orique pour cr\u00e9er un ordinateur quantique impossible \u00e0 hacker<\/a> (2018) illustre au passage la difficult\u00e9 de vulgariser le domaine. Les inexactitudes et approximations y sont \u00e9normes. En effet, la hacking d\u2019ordinateur quantique n\u2019est pas plus facile avec des fermions de Majorana qu\u2019avec la totalit\u00e9 des autres technologies de qubits. Le hack, s\u2019il a lieu, sera d\u2019ailleurs toujours possible au niveau de l\u2019indispensable ordinateur traditionnel qui pilote le processeur quantique.<\/p>\n<p>Avec cela en t\u00eate, voyons o\u00f9 en sont les deux acteurs principaux de ce domaine, Microsoft et Nokia. Leur investissement parall\u00e8le n\u2019ayant rien \u00e0 voir avec la m\u00e9saventure dans les smartphones qui a reli\u00e9 les deux marques il y a quelques ann\u00e9es.<\/p>\n<p><strong><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Microsoft-Logo-PNG.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; margin: 10px 0px 10px 10px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Microsoft-Logo-PNG\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Microsoft-Logo-PNG_thumb.jpg\" alt=\"Microsoft-Logo-PNG\" width=\"321\" height=\"70\" border=\"0\" \/><\/a><\/strong><\/p>\n<p>Microsoft Research planche sur le quantique topologique et les fermions de Majorana depuis pas mal n\u2019ann\u00e9es mais n\u2019a pas encore de prototype \u00e0 ce stade. Microsoft fait un pari de s\u2019appuyer sur une particule virtuelle dont on n\u2019a pas encore v\u00e9ritablement v\u00e9rifi\u00e9 l\u2019existence. C\u2019est un pari tr\u00e8s risqu\u00e9, avec plein d\u2019avantages strat\u00e9giques si cela fonctionne ! En effet, les qubits Majorana seraient bien plus fiables et g\u00e9n\u00e9rant moins d\u2019erreurs, de l\u2019ordre de 10 puissance moins 30, avec comme implication, le fait que l\u2019on peut se passer des codes de correction d\u2019erreurs utilis\u00e9s avec les qubits supraconducteurs.<\/p>\n<p>M\u00e9daille Fields en 1986 pour ses travaux sur la conjecture de Poincar\u00e9, <strong>Michael Freedman <\/strong>de l\u2019Universit\u00e9 de Santa Barbara rejoint Microsoft en 1997. Dans <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/pdf\/quant-ph\/0101025.pdf\">Topological Quantum Computation<\/a> publi\u00e9 en 2002 et mis \u00e0 jour en 2008 (12 pages), il d\u00e9montre avec Alexei Kitaev la possibilit\u00e9 de faire du quantique avec une particule hypoth\u00e9tique, le fermion de Majorana, conceptualis\u00e9 en 1937 par l\u2019Italien Ettore Majorana \u00e0 partir de la r\u00e9solution d\u2019\u00e9quations math\u00e9matiques de Dirac.<\/p>\n<p>Ce fermion est une particule \u00e9trange, dont la charge et l\u2019\u00e9nergie sont nulles et qui et sa propre antiparticule. Freedman et Kitaev seront recrut\u00e9s par Microsoft Research. Pilot\u00e9 par Michael Freedman, Microsoft Quantum Santa Barbara (Station Q) est install\u00e9 sur le campus de l\u2019Universit\u00e9 de Santa Barbara en Californie d\u2019o\u00f9 il vient. Microsoft valorise ainsi des r\u00e9sultats de la recherche europ\u00e9enne : Pays-Bas (Delft), Danemark (Niels Bohr Institute) et Italie (Majorana, OK, il est mort il a plus de 80 ans). Mais pas que, puisqu\u2019il s\u2019appuie aussi sur des recherches provenant des USA.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Topological-people.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Topological people\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Topological-people_thumb.jpg\" alt=\"Topological people\" width=\"503\" height=\"222\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>D\u2019un point de vue pratique et mat\u00e9riel, les fermions de Majorana sont en fait des comportements \u00e9tranges d\u2019\u00e9lectrons et de leur spin que l\u2019on trouve aux deux bouts de fils supraconducteurs. Les fermions de Majorana op\u00e8rent donc aussi \u00e0 tr\u00e8s basses temp\u00e9ratures, comme pour les qubits supraconducteurs. Vus de pr\u00e8s, ces qubits sont des variantes sophistiqu\u00e9es de qubits supraconducteurs. Ils doivent eux aussi \u00eatre refroidis \u00e0 environ 15-20 mK.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Fermion-Majorana.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Fermion Majorana\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Fermion-Majorana_thumb.jpg\" alt=\"Fermion Majorana\" width=\"475\" height=\"362\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Ces associations \u201ctopologiques\u201d en mailles apportent une protection contre la d\u00e9coh\u00e9rence des qubits car la forme des tresses importe peu tant que leur topologie est stable.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Topological-computation.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Topological computation\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Topological-computation_thumb.jpg\" alt=\"Topological computation\" width=\"449\" height=\"337\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Microsoft annon\u00e7aient \u00e0 la conf\u00e9rence Build de mai 2018 qu&#8217;ils sortiraient leur premier ordinateur quantique \u00e0 base de fermions de Majorana en 2023, ce qui est un peu loin, surtout dans la mesure o\u00f9 ils ne pr\u00e9cisent pas le nombre de qubits associ\u00e9s. En 2023, les pr\u00e9visions de march\u00e9 des ordinateurs quantiques sont autour de $1,9B, ce qui n&#8217;est pas grand-chose et est d\u00e9j\u00e0 pas mal compte-tenu de sa maturit\u00e9 actuelle.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Topological-differences.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Topological differences\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Topological-differences_thumb.jpg\" alt=\"Topological differences\" width=\"458\" height=\"292\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Microsoft a \u00e9videmment investi c\u00f4t\u00e9 logiciels, d\u2019abord avec sa plateforme Liquid, puis avec F# pour le scripting et avec le langage Q# servant \u00e0 la programmation quantique, lanc\u00e9 fin 2017. Contrairement \u00e0 d\u2019autres approches, ce n\u2019est pas un langage quantique \u201ccross-platform\u201d adapt\u00e9 aux autres types de qubits. L\u2019une des contributrices de ces efforts est la chercheuse Krysta Svore qui vient de l\u2019Universit\u00e9 de Columbia.<\/p>\n<p>Voici quelques pistes pour en savoir plus : <a href=\"https:\/\/www.microsoft.com\/en-us\/research\/wp-content\/uploads\/2016\/02\/1402.4467.pdf\">A Software Design Architecture and Domain-Specific Language for Quantum Computing<\/a> 2014 (14 pages), <a href=\"https:\/\/www.aps.org\/units\/fiap\/meetings\/conference\/upload\/1-5-Wecker-Quantum-Computing.pdf\">Quantum Computing at Microsoft<\/a> (56 slides) et <a href=\"http:\/\/www.hpcuserforum.com\/presentations\/boston2013\/QuantumComputingMicrosoft.pdf\">Quantum Computing Research at Microsoft<\/a> (59 slides) de Dave Wecker et <a href=\"https:\/\/www.microsoft.com\/en-us\/quantum\/default.aspx\">A short introduction to topological quantum computation<\/a> de Ville Lahtinen et Jiannis Pachos, 2017, (43 pages). Et quelques vid\u00e9os : <a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=70Z-UUPjYY4\">keynote de novembre 2017<\/a> avec notamment Leo Kouwenhoven (43 mn), <a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=S_ZGWmyPp7g\">conf\u00e9rence Build de mai 2018<\/a> sur Q# (1h15mn) et <a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=gpwRs-_vvhY\">Majorana qubits<\/a> de Xiao Hu, en mai 2017 (22 mn).<\/p>\n<p><strong><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Nokia-Logo.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; margin: 10px 0px 10px 10px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Nokia-Logo\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Nokia-Logo_thumb.jpg\" alt=\"Nokia-Logo\" width=\"369\" height=\"63\" border=\"0\" \/><\/a><\/strong><\/p>\n<p>Les Bell Labs de Nokia aux USA, situ\u00e9s \u00e0 Murray Hill dans le New Jersey, travaillent aussi sur le topologique mais sont relativement discrets sur le sujet. Cf <a href=\"https:\/\/www.nature.com\/nature\/outline\/quantum-computing\/pdf\/quantum-computing.pdf?origin=ppub\">Quantum computing using novel topological qubits at Nokia Bell Labs<\/a> publi\u00e9 en 2017 qui d\u00e9crit leur approche dans le topologique sachant qu\u2019aucune roadmap n\u2019est communiqu\u00e9e.<\/p>\n<p>Nokia soutient aussi l\u2019initiative <a href=\"http:\/\/quopal.com\/\">Quopal<\/a> de l\u2019Universit\u00e9 d\u2019Oxford sur l\u2019usage du quantique dans le machine learning.<\/p>\n<p>Au passage, Nokia aime \u00e0 rappeler que les algorithmes de Grover et Shor ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9couverts par leurs cr\u00e9ateurs dans les Bell Labs. Et logiquement, Nokia planche aussi sur la cryptographie quantique, au moins au niveau de son transport sur fibres optiques comme en t\u00e9moigne ce <a href=\"https:\/\/www.telecomasia.net\/content\/sk-telecom-nokia-team-quantum-cryptography\">partenariat<\/a> avec le Cor\u00e9en SK Telecom de 2017.<\/p>\n<p><strong>Optique lin\u00e9aire<\/strong><\/p>\n<p>L\u2019optique lin\u00e9aire est utilis\u00e9e pour cr\u00e9er des qubits exploitant la polarisation de photons. Aujourd\u2019hui, c\u2019est un outil de laboratoire qui n\u2019est pour l\u2019instant pas s\u00e9rieusement pris en main par des acteurs commerciaux comme le sont les qubits \u00e0 base de supraconducteurs, d\u2019ions pi\u00e9g\u00e9s ou de quantum dots CMOS.<\/p>\n<p>L\u2019avantage de la photonique est de permettre de g\u00e9rer des qubits assez stables avec un taux d\u2019erreurs tr\u00e8s faible, surtout au regard de celui des qubits \u00e0 supraconducteurs. Ils fonctionnent aussi \u00e0 temp\u00e9rature ambiante.<\/p>\n<p>Leur inconv\u00e9nient r\u00e9side dans la difficult\u00e9 \u00e0 assembler plus que quelques qubits et \u00e0 g\u00e9rer leur superposition et leur intrication. Seuls les Chinois communiquent sur le sujet comme nous le verrons dans une partie \u00e0 venir mais sans force d\u00e9tails.<\/p>\n<p>Le principe g\u00e9n\u00e9ral de ces qubits est le suivant :<\/p>\n<ul>\n<li>L\u2019<strong>\u00e9tat quantique <\/strong>du qubit est un photon unique.<\/li>\n<li>Les <strong>portes quantiques unitaires <\/strong>sont activ\u00e9es par des circuits optiques.<\/li>\n<li>Les <strong>portes quantiques \u00e0 deux qubits <\/strong>utilisent aussi des circuits optiques.<\/li>\n<li>La <strong>mesure de l\u2019\u00e9tat d\u2019un qubit <\/strong>utilise des d\u00e9tecteurs de photons uniques.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Laboratoires qui bossent dessus ? Ils sont surtout issus du Royaume Uni et des USA, notamment dans les Universit\u00e9s d\u2019Oxford, de Bristol, de Cambridge et de Southhampton, selon <a href=\"https:\/\/assets.publishing.service.gov.uk\/government\/uploads\/system\/uploads\/attachment_data\/file\/564946\/gs-16-18-quantum-technologies-report.pdf\">Quantum Age technological opportunities<\/a> du gouvernement UK Office of Science en 2016 (64 pages).<\/p>\n<p>Pour en savoir plus, voir aussi <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/1607.08535\">Why I am optimistic about the silicon-photonic route to quantum computing<\/a>, de Terry Rudolph, publi\u00e9 en 2016 (14 pages) ainsi que l\u2019application de l\u2019<a href=\"https:\/\/phys.org\/news\/2018-06-boson-sampling-photons-output-spite.html\">\u00e9chantillonnage de bosons<\/a>.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/HPE-Logo.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"HPE Logo\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/HPE-Logo_thumb.jpg\" alt=\"HPE Logo\" width=\"240\" height=\"101\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>HP fait de la recherche en informatique quantique dans son laboratoire de Bristol au Royaume-Uni. Cela couvre \u00e0 la fois le calcul quantique, la cryptographie et les communications quantiques. Ils ont investi dans leur projet \u201cThe Machine\u201d qui est conceptuellement un peu \u00e9loign\u00e9 d\u2019un ordinateur quantique universel et utilise un bus optique pour relier les diff\u00e9rents composants de ce supercalculateur. Bref, tout cela n\u2019est pas bien clair ni bien avanc\u00e9.<\/p>\n<p>En partenariat avec HP, des scientifiques am\u00e9ricains et japonais proposaient en 2008 la cr\u00e9ation d\u2019un HPQC, High Performance Quantum Computer, avec des matrices 3D de qubits r\u00e9alis\u00e9s en optique lin\u00e9aire contenant 7,5 milliards de qubits physiques permettant d\u2019accumuler 2,5 millions de qubits logiques dans <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/pdf\/0810.2444.pdf\">High performance quantum computing<\/a> (7 pages). Un projet qui n\u2019a pas \u00e9t\u00e9 suivi d\u2019effets ! Les yeux plus gros que le ventre ?<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/HPQC-3D-Lattice.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; margin: 10px 0px 10px 10px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"HPQC 3D Lattice\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/HPQC-3D-Lattice_thumb.jpg\" alt=\"HPQC 3D Lattice\" width=\"476\" height=\"232\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Tundra-logo.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Tundra logo\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Tundra-logo_thumb.jpg\" alt=\"Tundra logo\" width=\"251\" height=\"68\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>TundraSystems Global est une minuscule startup de Cardiff au Royaume Uni cr\u00e9\u00e9e en 2015 qui ambitionne de cr\u00e9er une solution d\u2019ordinateur quantique optique full-stack. Leur Advisory Board comprend deux scientifiques chinois, Xinliang Zhang et Pochi Yeh qui sont sp\u00e9cialis\u00e9s en optronique (<a href=\"http:\/\/briancinderella.com\/\">site<\/a>).<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Xanadu-logo.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Xanadu logo\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Xanadu-logo_thumb.jpg\" alt=\"Xanadu logo\" width=\"232\" height=\"32\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.xanadu.ai\/\">Xanadu<\/a> est une startup de Toronto cr\u00e9\u00e9e en septembre 2016 par Christian Weedbrook, un <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/search\/?searchtype=author&amp;query=Weedbrook%2C+C\">chercheur prolifique<\/a>, et financ\u00e9e \u00e0 hauteur de $7M. La soci\u00e9t\u00e9 pr\u00e9voit de proposer ses ressources de calcul quantiques en cloud. Elle a d\u00e9velopp\u00e9 une plateforme logicielle <a href=\"https:\/\/www.xanadu.ai\/software\/\">Strawberry Fields<\/a> qui est adapt\u00e9e au d\u00e9veloppement de solutions quantiques adapt\u00e9es aux calculateurs quantiques optiques.<\/p>\n<p><a title=\"https:\/\/www.xanadu.ai\/\" href=\"https:\/\/www.xanadu.ai\/\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Xanadu Strawberry Fields\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Xanadu-Strawberry-Fields.jpg\" alt=\"Xanadu Strawberry Fields\" width=\"473\" height=\"258\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Ils ont cr\u00e9\u00e9 les qubits \u201cqumodes\u201d qui permettent de manipuler de l\u2019information continue permettant d\u2019avoir plus de stockage quantique dans le calculateur. C\u2019est document\u00e9 dans <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/1510.04758\">The power of one qumode for quantum computation<\/a>, 2016 (10 pages).<\/p>\n<p><strong>Atomes neutres pi\u00e9g\u00e9s<\/strong><\/p>\n<p>L\u2019Universit\u00e9 du Wisconsin est l\u2019un des laboratoires de recherche qui creuse la piste des qubits \u00e0 base d\u2019atomes neutres.<\/p>\n<p>Le principe g\u00e9n\u00e9ral de ces qubits est le suivant :<\/p>\n<ul>\n<li>L\u2019<strong>\u00e9tat quantique <\/strong>du qubit est l\u2019\u00e9tat \u201chyperfin\u201d \u2013 un niveau d\u2019\u00e9nergie &#8211; d\u2019un atome neutre unique. Les qubits sont arrang\u00e9s en matrice sur une plaque. Ils sont refroidis par laser. Un qubit peut utiliser un seul atome ou un groupe d\u2019atomes selon les m\u00e9thodes employ\u00e9es.<\/li>\n<li>Les <strong>portes quantiques unitaires <\/strong>sont activ\u00e9es par micro-ondes ou lasers.<\/li>\n<li>Les <strong>portes quantiques \u00e0 deux qubits <\/strong>utilisent \u00e9galement des micro-ondes et lasers.<\/li>\n<li>La <strong>mesure de l\u2019\u00e9tat d\u2019un qubit <\/strong>utilise une cam\u00e9ra CCD qui d\u00e9tecte la fluorescence des atomes.<\/li>\n<\/ul>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Neutral-Atom-Quantum-Computer.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Neutral Atom Quantum Computer\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Neutral-Atom-Quantum-Computer_thumb.jpg\" alt=\"Neutral Atom Quantum Computer\" width=\"454\" height=\"295\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Ils ont de longs temps de coh\u00e9rence mais des taux d\u2019erreurs encore trop \u00e9lev\u00e9s, de l\u2019ordre de 1%. On assemble jusqu\u2019\u00e0 51 qubits en laboratoires. Tout cela m\u00e9riterait plus de d\u00e9tails mais cela commence \u00e0 faire long !<\/p>\n<p>Pour en savoir plus, direction <a href=\"http:\/\/iopscience.iop.org\/article\/10.1088\/0953-4075\/49\/20\/202001\/ampdf\">Quantum computing with atomic qubits and Rydberg interactions: Progress and challenges<\/a>, 2016 (28 pages, d\u2019o\u00f9 est extrait le sch\u00e9ma <em>ci-dessus<\/em>), <a href=\"http:\/\/hexagon.physics.wisc.edu\/papers%20and%20pubs\/papers%20in%20pdf\/2015\/2015%20RB%20in%20AQuA%20array%20PRL.pdf\">Randomized benchmarking of single qubit gates in a 2D array of neutral atom qubits<\/a>, 2015 (7 pages) ainsi que <a href=\"http:\/\/news.mit.edu\/2017\/scientists-demonstrate-one-largest-quantum-simulators-yet-51-atoms-1129\">Scientists demonstrate one of largest quantum simulators yet, with 51 atoms<\/a>, 2017.<\/p>\n<p><strong>Interconnexions quantiques<\/strong><\/p>\n<p>Une technologie d\u2019ordinateurs quantiques va jouer un r\u00f4le compl\u00e9mentaire \u00e0 celles des processeurs de qubits : celles qui permettent l\u2019interconnexion entre processeurs quantiques, sans perdre l\u2019\u00e9tat quantique des qubits. C\u2019est une technologie qui deviendra vite indispensable pour permettre la r\u00e9partition de calculs quantiques sur plusieurs processeurs quantiques, un peu comme on le fait avec les chipsets multi-coeurs ou avec les architectures de r\u00e9partition de traitement sur plusieurs CPU et plusieurs serveurs. Cela sera notamment utile pour les architectures de qubits qui seront limit\u00e9es en nombre de qubits par syst\u00e8mes de cryog\u00e9nie, notamment dans les supraconducteurs, qui ne pourront en consolider que quelques centaines grand maximum. Il faudra donc pouvoir relier des qubits de processeurs distants pour permettre leur intrication selon les algorithmes utilis\u00e9s.<\/p>\n<p>Diff\u00e9rentes techniques d\u2019interconnexion quantiques sont possibles. La plus g\u00e9n\u00e9rique est optique et elle est faiblement contrainte par la distance. A courte distance, des liaisons par micro-ondes sont envisageables, notamment pour coupler des qubits supraconducteurs.<\/p>\n<p>L\u2019Universit\u00e9 de <strong>Princeton <\/strong>associ\u00e9e \u00e0 celle de <strong>Konztanz <\/strong>en Allemagne travaille de son c\u00f4t\u00e9 sur l\u2019interconnexion optique entre processeurs quantiques CMOS. C\u2019est document\u00e9 dans <a href=\"https:\/\/www.photonics.com\/a63123\/Quantum_Computing_Advances_With_Demo_of\">Quantum Computing Advances With Demo of Spin\u2013Photon Interface in Silicon<\/a>, 2018. La magie consiste \u00e0 transf\u00e9rer l\u2019\u00e9tat quantique d\u2019un spin d\u2019\u00e9lectron \u00e0 un photon au niveau de sa phase.<\/p>\n<p>________________________<\/p>\n<p>Nous en avons termin\u00e9 avec le tour des grands acteurs des ordinateurs quantiques. Dans la <a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/2018\/comprendre-informatique-quantique-startups\/\">partie suivante<\/a>, nous ferons un inventaire de l\u2019\u00e9cosyst\u00e8me mondial des startups de l\u2019informatique quantique en passant par les quelques fonds d\u2019investissement sp\u00e9cialis\u00e9s dans l\u2019informatique quantique. Puis nous aborderons le vaste sujet de la <a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/2018\/comprendre-informatique-quantique-cryptographie\/\">cryptographie quantique et post-quantique<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Apr\u00e8s les ordinateurs quantiques supraconducteurs, adiabatiques et universels, qui constituent l\u2019essentiel de l\u2019offre commerciale d\u2019aujourd\u2019hui, faisons maintenant le tour des autres technologies d\u2019ordinateurs quantiques qui, si elles ne sont pas encore commercialement disponibles, pourraient \u00eatre cependant prometteuses. Tout du moins, selon les cas. 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