{"id":18306,"date":"2020-03-11T17:47:01","date_gmt":"2020-03-11T16:47:01","guid":{"rendered":"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/?p=18306"},"modified":"2021-02-03T22:27:29","modified_gmt":"2021-02-03T21:27:29","slug":"honeywell-ordinateur-quantique","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/2020\/honeywell-ordinateur-quantique\/","title":{"rendered":"Honeywell a-t-il cr\u00e9\u00e9 l&#8217;ordinateur quantique le plus puissant du monde ?"},"content":{"rendered":"<p>Le 2 mars 2020, <strong>Honeywell<\/strong> annon\u00e7ait avoir mis au point un ordinateur quantique qui serait le plus puissant du monde et doublerait la puissance par rapport au record pr\u00e9c\u00e9dent qui serait d\u00e9tenu par IBM. La <a href=\"https:\/\/www.honeywell.com\/en-us\/newsroom\/pressreleases\/2020\/03\/honeywell-achieves-breakthrough-that-will-enable-the-worlds-most-powerful-quantum-computer\">communication initiale<\/a> d\u2019Honeywell a \u00e9t\u00e9 reprise \u00e0 l\u2019unisson par les m\u00e9dias du monde entier. Ca flashait bien et faisait suite \u00e0 l\u2019annonce remarqu\u00e9e de la <a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/2019\/interpreter-suprematie-quantique-google\/\">supr\u00e9matie quantique de Google<\/a> en septembre\/octobre 2019.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Honewell-Announcement_thumb2.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; margin: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Honewell-Announcement_thumb2\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Honewell-Announcement_thumb2_thumb.jpg\" alt=\"Honewell-Announcement_thumb2\" width=\"530\" height=\"406\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>\u00c9videmment, cette annonce aiguise la curiosit\u00e9. Est-elle document\u00e9e techniquement ? Peut-on s\u2019en faire une id\u00e9e plus pr\u00e9cise ? Est-ce que le volume quantique d\u2019IBM rime \u00e0 quelque chose ? Cette annonce est-elle exag\u00e9r\u00e9e ? Est-ce une annonce significative ? Peut-on en tirer des le\u00e7ons pour les efforts fran\u00e7ais dans les technologies quantiques ? R\u00e9ponses : six fois oui ! Que nous allons d\u00e9tailler ici m\u00eame. Accrochez-vous, c\u2019est un peu technique au d\u00e9but mais les derni\u00e8res parties le sont beaucoup moins !<\/p>\n<p><strong>Sources d\u2019information techniques<\/strong><\/p>\n<p>On peut commencer par acc\u00e9der \u00e0 quelques sources d\u2019informations d\u00e9taill\u00e9es :<\/p>\n<p>Une publication scientifique qui d\u00e9crit dans le d\u00e9tail la performance d\u2019Honeywell : <a href=\"https:\/\/www.honeywell.com\/content\/dam\/honeywell\/files\/HQS-QCCD-Demonstration.pdf\">Demonstration of the QCCD trapped-ion quantum computer architecture<\/a> par J. M. Pino &amp; Al, 2020 (8 pages) ainsi que ses perspectives. Celle-ci n\u2019est en effet qu\u2019une \u00e9tape d\u2019un parcours qui n\u2019est pas termin\u00e9. Par rapport \u00e0 la documentation de la supr\u00e9matie quantique de Google, les informations fournies sont moins abondantes. On sent qu\u2019Honeywell pr\u00e9serve ses arri\u00e8res et ne d\u00e9voile pas tout. Il faut pr\u00e9ciser que ce document n\u2019est pas encore pass\u00e9 par une relecture par comit\u00e9 d\u2019auteur. Il n\u2019est publi\u00e9 pour l\u2019instant que sur Arxiv.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Publication-Honewell-Trapped-Ions_th.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=\"Publication-Honewell-Trapped-Ions_th\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Publication-Honewell-Trapped-Ions_th_thumb.jpg\" alt=\"Publication-Honewell-Trapped-Ions_th\" width=\"518\" height=\"349\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>La pr\u00e9sentation <a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=LRzhb7OkQ9s\">Shaping the future of quantum computing<\/a> de Tony Uttley, le patron de l\u2019\u00e9quipe quantique d\u2019Honeywell. Elle avait lieu lors de la conf\u00e9rence Q2B organis\u00e9e par la startup QcWare \u00e0 San Jose en Californie du 10 au 12 d\u00e9cembre 2019 (<a href=\"https:\/\/drive.google.com\/file\/d\/117Eza1_iVzx0M_V3PNV-j1GQF41HHsSF\/view\">slides<\/a>). Y participaient notamment Iordanis Kerenidis (QcWare, CNRS, et aussi membre de la mission quantique de Paula Forteza) et Christophe Jurczak (Quantonation).<\/p>\n<p>La notion de volume quantique est d\u00e9finie dans <a href=\"https:\/\/pdfs.semanticscholar.org\/650c\/3fa2a231cd77cf3d882e1659ee14175c01d5.pdf\">Quantum Volume<\/a> de Lev Bishop, Sergey Bravyi, Andrew Cross, Jay Gambetta et John Smolin, 2017 (5 pages). Dans <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/pdf\/1904.05546.pdf\">A volumetric framework for quantum computer benchmarks<\/a>, f\u00e9vrier 2019 (24 pages), Robin Blume-Kohout et Kevin Young proposent des benchmarks volumiques pour \u00e9valuer la performance des ordinateurs quantiques en s\u2019appuyant sur le volume quantique d\u2019IBM. Ce dernier propose aussi son <a href=\"https:\/\/qiskit.org\/textbook\/ch-quantum-hardware\/measuring-quantum-volume.html\">propre code d\u2019\u00e9valuation du volume quantique<\/a>.<\/p>\n<p>Ces sources d\u2019information permettent de bien examiner l\u2019annonce en question, que je fais dans ce qui suit. Cela m\u2019a demand\u00e9 un peu de recherche documentaire sur certains domaines de la physique qui m\u2019\u00e9taient m\u00e9connus et aussi de me faire aider par quelques physiciens, cit\u00e9s en fin d&#8217;article.<\/p>\n<ul><!--EndFragment--><\/ul>\n<p><strong>Volume quantique<\/strong><\/p>\n<p>L\u2019annonce d\u2019Honeywell porte sur la cr\u00e9ation d\u2019un processeur quantique de quatre qubits \u00e0 base d\u2019ions pi\u00e9g\u00e9s, l\u2019une des technologies de qubits actuellement explor\u00e9e \u00e0 c\u00f4t\u00e9 notamment des circuits supraconducteurs (IBM, Google, Rigetti, Intel, \u2026), des photons (PsiQuantum, \u2026), des atomes froids (Pasqal en France) et du silicium (CEA-Leti, Intel).<\/p>\n<p>Le doublement de la puissance est \u00e9valu\u00e9 par un nombre entier, le volume quantique, propos\u00e9 par IBM en 2017, qui associe la quantit\u00e9 de qubits et le nombre de portes quantiques qui peuvent \u00eatre ex\u00e9cut\u00e9es cons\u00e9cutivement sans que les erreurs qui s\u2019accumulent soient pr\u00e9judiciables \u00e0 la pr\u00e9cision des calculs. En effet, disposer de n qubits mais \u00eatre limit\u00e9 par le nombre de portes quantiques que l\u2019on peut encha\u00eener peut \u00eatre pr\u00e9judiciable \u00e0 l\u2019ex\u00e9cution de nombreux algorithmes quantiques. Certains sont gourmands en portes quantiques, d\u2019autres non. A ce jour, seuls IBM et Honeywell utilisent cette notion de volume quantique pour d\u00e9crire la puissance de leurs processeurs quantiques.<\/p>\n<p>Comme la qualit\u00e9 des qubits d\u2019Honeywell serait meilleure avec un faible taux d\u2019erreurs, cela leur permettrait de faire mieux qu\u2019IBM avec ses 28 qubits annonc\u00e9s lors du CES 2020. Ceci \u00e9tant, 4 ou 8 qubits, m\u00eame de qualit\u00e9, ne servent pas \u00e0 grand-chose. Il faut d\u00e9passer 50 qubits pour pouvoir r\u00e9aliser des calculs compl\u00e8tement inaccessibles aux supercalculateurs d\u2019aujourd\u2019hui. Honeywell indique cependant pouvoir augmenter ce nombre tout en pr\u00e9servant la qualit\u00e9 des qubits. Cela reste \u00e0 d\u00e9montrer.<\/p>\n<p>Honeywell pense ainsi pouvoir atteindre rapidement un volume quantique de 64 \u00e0 comparer au volume quantique record d\u2019IBM qui serait de 32 et qui date de janvier 2020. En fait, Honeywell mettait un peu la charrue avant les b\u0153ufs car pour l\u2019instant, ils en sont \u00e0 un volume quantique de 16 avec visiblement seulement 4 qubits. Le volume quantique de 64 est une promesse pour la mi-2020. Ils n\u2019indiquent d\u2019ailleurs pas pr\u00e9cis\u00e9ment comment ils envisagent de passer de 16 \u00e0 64 ! Il semblerait qu\u2019il s\u2019agisse de passer de 4 \u00e0 6 qubits (cf l&#8217;<a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=O6lV0KVieyk&amp;feature=youtu.be\">interview du CEO d&#8217;Honeywell<\/a> ou il mentionne ce chiffre).<\/p>\n<p>L\u00e0-dessus, j\u2019ai essay\u00e9 de comprendre \u00e0 quoi correspondait exactement ce volume quantique d\u2019IBM. Autant dire que c\u2019est loin d\u2019\u00eatre trivial. Ce volume quantique est cens\u00e9 \u00e9valuer la performance d\u2019un processeur quantique avec un seul nombre entier. C\u2019est donc en apparence tr\u00e8s simple. Mais d\u00e8s que l\u2019on cherche \u00e0 comprendre d\u2019o\u00f9 vient ce nombre magique, les choses se compliquent.<\/p>\n<p>Ce nombre agr\u00e8ge quatre facteurs cl\u00e9s de performance :<\/p>\n<ul>\n<li>Le nombre de qubits physiques du processeur. Le record aujourd\u2019hui est de 53 chez Google et IBM.<\/li>\n<li>Le nombre de portes quantiques qui peuvent \u00eatre encha\u00een\u00e9es cons\u00e9cutivement sans que le taux d\u2019erreur soit pr\u00e9judiciable aux r\u00e9sultats.<\/li>\n<li>La connectivit\u00e9 entre les qubits.<\/li>\n<li>Le nombre d\u2019op\u00e9rations qui peuvent \u00eatre r\u00e9alis\u00e9es en parall\u00e8le.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Une autre d\u00e9finition du volume quantique est la dimension de l\u2019espace de calcul accessible par le processeur. Cela devient le nombre maximum de qubits sur lequel le processeur peut g\u00e9n\u00e9rer un \u00e9tat al\u00e9atoire (combinaison d\u2019\u00e9tats de qubits)\u2026 et \u00e9lev\u00e9 au carr\u00e9.<\/p>\n<p>On retrouve cette notion dans le sch\u00e9ma <em>ci-dessous<\/em> issu du document d\u00e9j\u00e0 cit\u00e9 de Robin Blume-Kohout et Kevin Young. Leur benchmark est r\u00e9alis\u00e9 avec une combinaison de nombres de qubits inf\u00e9rieurs au nombre de qubits du processeur, 16 dans ce cas, et de s\u00e9ries de portes quantiques encha\u00een\u00e9es, jusqu\u2019\u00e0 38 dans le cas pr\u00e9sent. Le volume quantique devient la surface du carr\u00e9 en gris contenant les carr\u00e9s entour\u00e9s de rouge. Il s\u2019appuie sur le nombre de qubits permettant d\u2019ex\u00e9cuter un algorithme al\u00e9atoire avec une profondeur de calcul \u00e9gale \u00e0 au moins ce m\u00eame nombre de qubits. Cela correspond \u00e0 ce que l\u2019on appelle un \u201ccircuit carr\u00e9\u201d, lorsque le nombre de portes encha\u00een\u00e9es est \u00e9gal au nombre de qubits dans sa repr\u00e9sentation graphique temporelle classique. Et il faut dans le benchmark que l\u2019on ait une probabilit\u00e9 de 2\/3 d\u2019obtenir le bon r\u00e9sultat.<\/p>\n<p>D\u2019un point de vue g\u00e9om\u00e9trique, ce carr\u00e9 semble \u00eatre le plus souvent le rectangle de plus grande surface qu\u2019il est possible d\u2019inscrire \u00e0 partir du coin en bas \u00e0 gauche et dans la zone en bleu fonc\u00e9 qui correspond aux tests r\u00e9alis\u00e9s avec succ\u00e8s.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Volumetric-benchmark.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=\"Volumetric benchmark\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Volumetric-benchmark_thumb.jpg\" alt=\"Volumetric benchmark\" width=\"558\" height=\"337\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Ce volume quantique est une valeur un peu arbitraire. En effet, certains algorithmes peuvent se satisfaire d\u2019un nombre limit\u00e9 de portes quantiques, comme celui de <strong>Deutsch-Jozsa <\/strong>qui sert \u00e0 v\u00e9rifier qu\u2019une fonction est \u00e9quilibr\u00e9e ou pas (g\u00e9n\u00e9rant une fois sur deux 0 ou 1 ou tout le temps 0 ou 1), et se contente de seulement quatre s\u00e9ries de portes quantiques. A l\u2019inverse, le fameux algorithme de factorisation de nombres entiers de Peter Shor requiert un nombre de s\u00e9ries de portes quantiques \u00e9gal au cube du nombre de qubits utilis\u00e9s.<\/p>\n<p>Le sch\u00e9ma de Robin Blume-Kohout et Kevin Young permet de mieux comprendre le processus de cr\u00e9ation de la formule du volume quantique d\u2019IBM que j\u2019ai d\u00e9compos\u00e9 <em>ci-dessous<\/em> :<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Formule-volume-quantique.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=\"Formule volume quantique\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Formule-volume-quantique_thumb.jpg\" alt=\"Formule volume quantique\" width=\"573\" height=\"236\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Ce sch\u00e9ma <em>ci-dessus<\/em> vise \u00e0 rendre plus ou moins compr\u00e9hensible la d\u00e9finition d\u2019IBM que voici :<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Quantum-Volume-Explained.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=\"Quantum Volume Explained\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Quantum-Volume-Explained_thumb.jpg\" alt=\"Quantum Volume Explained\" width=\"532\" height=\"332\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Chez IBM, le volume quantique de certains de leurs processeurs quantiques n\u2019est pas toujours un entier au carr\u00e9 ! C\u2019est donc peut-\u00eatre un rectangle au lieu d\u2019\u00eatre un carr\u00e9 dans le sch\u00e9ma un peu plus haut, avec une profondeur de calcul plus grande que le nombre de qubits, ce qui peut se concevoir avec des qubits en faible nombre et de tr\u00e8s bonne qualit\u00e9.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/2020\/honeywell-ordinateur-quantique\/honeywell-quantum-volume\/\" rel=\"attachment wp-att-18405\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-18405\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Honeywell-quantum-volume.jpg\" alt=\"\" width=\"393\" height=\"278\" srcset=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Honeywell-quantum-volume.jpg 723w, https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Honeywell-quantum-volume-300x212.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 393px) 100vw, 393px\" \/><\/a><\/p>\n<p>L\u2019usage du volume quantique est contest\u00e9 par le fameux sp\u00e9cialiste des th\u00e9ories de la complexit\u00e9 et des algorithmes quantiques <strong>Scott Aaronson<\/strong> dans <a href=\"https:\/\/www.scottaaronson.com\/blog\/?p=4649\">Turn down the quantum volume<\/a> publi\u00e9 juste apr\u00e8s l\u2019annonce d\u2019Honeywell. Il rappelle que le volume quantique qu\u2019Honeywell pense atteindre d\u2019ici mi 2020 est facilement \u00e9mulable dans un ordinateur classique, m\u00eame dans un laptop. Ce qui n\u2019en fait pas quelque chose de particuli\u00e8rement puissant. Et tandis que le volume quantique des ordinateurs quantiques s\u2019agrandira, bien malin sera celui qui pourra indiquer \u00e0 partir de cette valeur si un ordinateur quantique est capable de r\u00e9soudre son probl\u00e8me ou algorithme particulier !<\/p>\n<p>Imaginez un indicateur de la puissance de votre laptop agr\u00e9geant la fr\u00e9quence d\u2019horloge du processeur, son nombre de c\u0153urs, la puissance de son CPU, l RAM, la capacit\u00e9 de stockage, son type (disque dur, SSD) etc ? Et l\u00e0, de vous demander si vous allez pouvoir utiliser efficacement votre logiciel de montage vid\u00e9o, de d\u00e9rushage de photos ou de jeu vid\u00e9o sur casque de r\u00e9alit\u00e9 augment\u00e9e !<\/p>\n<p>Scott Aaronson pense donc qu\u2019il faut \u00e9viter cette mesure du quantum volume qui est un outil de simplification marketing d\u2019IBM et d\u00e9crire pr\u00e9cis\u00e9ment les caract\u00e9ristiques de la machine avec son nombre de qubits, leur connectivit\u00e9, le temps de coh\u00e9rence, le taux d\u2019erreur des portes quantiques, la profondeur de calcul et les besoins en ressources pour \u00e9muler l\u2019ensemble sur un ordinateur classique. On trouve g\u00e9n\u00e9ralement ces indicateurs dans les publications scientifiques de chercheurs mais pas toujours dans la litt\u00e9rature marketing des constructeurs.<\/p>\n<p>Les commentaires de son article sont partag\u00e9s et certains de ses lecteurs appr\u00e9cient ce m\u00e9trique simple \u00e0 retenir. D\u2019autres pensent que ce qui compte est l\u2019avantage quantique, que l\u2019on obtient lorsqu\u2019un processeur quantique est capable de r\u00e9aliser une op\u00e9ration utile qui prendrait beaucoup plus de temps sur un supercalculateur classique, avantage qui n\u2019est pas encore atteint \u00e0 ce jour.<\/p>\n<p>Vous n\u2019avez rien compris ? Ce n\u2019est pas bien grave, vous pouvez passer \u00e0 la suite qui concerne la physique quantique du processeur d\u2019Honeywell. Ce n\u2019est peut-\u00eatre pas plus \u00e9vident \u00e0 comprendre, mais c\u2019est assez ind\u00e9pendant de ce que nous venons tout juste de voir. Au pire des cas, sautez ce chapitre pour passer au suivant sur l\u2019importance de l\u2019annonce.<\/p>\n<p><strong>Architecture technique<\/strong><\/p>\n<p>Passons maintenant \u00e0 la physique du processeur \u00e0 ions pi\u00e9g\u00e9s d\u2019Honeywell. Comme elle est assez originale, m\u00eame vis \u00e0 vis de ce que fait IonQ avec ses ions pi\u00e9g\u00e9s, j\u2019ai essay\u00e9 d\u2019en savoir plus. Voil\u00e0 ce que j\u2019ai pu extraire en langage plus ou moins naturel des documents de la soci\u00e9t\u00e9 et de la litt\u00e9rature scientifique.<\/p>\n<p><strong>Trapped-ion QCCD<\/strong> est la d\u00e9nomination de leur technique \u00e0 base d\u2019ions pi\u00e9g\u00e9s, pour \u201cquantum charge-coupled device\u201d. Elle exploite des ions \u00e0 base d\u2019ytterbium, une terre rare. Ils sont coupl\u00e9s \u00e0 des ions au baryum qui servent au refroidissement de l\u2019ensemble. Ce CCD utilis\u00e9 dans le nom de la technologie rappelle les <a href=\"https:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Capteur_photographique#Capteur_CCD\">capteurs photos CCD<\/a> qui s\u2019appuient sur une conversion de charges \u00e9lectriques re\u00e7ues par les photosites en tension et par le transfert de l\u2019information de photosites en photosites. Nous verrons plus loin la parent\u00e9 de ce proc\u00e9d\u00e9 avec celui du contr\u00f4le de la position des ions dans le processeur d\u2019Honeywell.<\/p>\n<p>La technique du QCCD a \u00e9t\u00e9 con\u00e7ue il y a bien longtemps par Christopher Monroe, Dave Wineland et Dave Kielpinski. Elle est d\u00e9crite dans <a href=\"https:\/\/www.researchgate.net\/publication\/11308739_Architecture_for_a_large-scale_ion-trap_quantum_computer\/link\/0912f50c7546f933b9000000\/download\">Architecture for a large-scale ion-trap<\/a>, 2002 (4 pages). Le papier d\u2019Honeywell fait \u00e9tat de la r\u00e9utilisation de nombreux travaux issus d\u2019autres laboratoires de recherche \u00e9tal\u00e9s entre 2008 et 2012.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Yterbium.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=\"Yterbium\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Yterbium_thumb.jpg\" alt=\"Yterbium\" width=\"533\" height=\"167\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Les <strong>ions <\/strong>sont g\u00e9n\u00e9r\u00e9s \u00e0 partir d\u2019un jet d\u2019atomes collimat\u00e9 obtenu en chauffant une cible solide d\u2019Ytterbium. lls sont alors \u201ctouch\u00e9s\u201d par un laser, ce qui leur enl\u00e8ve un \u00e9lectron de la couche de valence de l\u2019atome (la derni\u00e8re). Il ne reste alors plus qu\u2019un seul \u00e9lectron dans cette couche donnant lieu \u00e0 un ion ayant une charge positive, Yb<sup>+<\/sup>. Le refroidissement laser de ces ions est bien ma\u00eetris\u00e9 gr\u00e2ce \u00e0 leur sch\u00e9ma de niveaux d\u2019\u00e9nergie favorable. Gr\u00e2ce \u00e0 leur charge \u00e9lectrique, il est possible de pi\u00e9ger et d\u00e9placer ces atomes \u00e0 l\u2019aide de potentiels \u00e9lectrostatiques et radiofr\u00e9quence. Les autres \u00e9l\u00e9ments pouvant \u00eatre utilis\u00e9s pour cr\u00e9er des ions pi\u00e9g\u00e9s sont le b\u00e9ryllium, le magn\u00e9sium, le strontium et le calcium. L\u2019ytterbium est aussi utilis\u00e9 pour cr\u00e9er des m\u00e9moires quantiques, mais pas dans le cas pr\u00e9sent.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Yterbium-hyperfine-transitions.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=\"Yterbium hyperfine transitions\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Yterbium-hyperfine-transitions_thumb.jpg\" alt=\"Yterbium hyperfine transitions\" width=\"299\" height=\"355\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>L\u2019<strong>\u00e9tat quantique <\/strong>des ions correspond \u00e0 deux \u00e9tats \u00e9nerg\u00e9tiques dits \u201chyperfins\u201d d\u00fbs \u00e0 l\u2019interaction entre le moment magn\u00e9tique du noyau et celui des \u00e9lectrons de l\u2019ion. Ces niveaux hyperfins sont aussi utilis\u00e9s dans les horloges atomiques au c\u00e9sium. La fr\u00e9quence de transition entre les deux niveaux hyperfins de l\u2019ytterbium est de 12,6 GHz. Voir <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/pdf\/1811.06421.pdf\">Laser-cooled ytterbium ion microwave frequency standard<\/a> de S. Mulholland &amp; Al, 2019 (16 pages). Les \u00e9tats hyperfins de l\u2019ion d\u2019ytterbium se pr\u00eatent bien au calcul quantique car ils sont tr\u00e8s stables, ce qui leur permet d\u2019avoir un long temps de coh\u00e9rence.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Honeywell-Quantum-Slutions-Chamber.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=\"Honeywell Quantum Slutions Chamber\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Honeywell-Quantum-Slutions-Chamber_thumb.jpg\" alt=\"Honeywell Quantum Slutions Chamber\" width=\"544\" height=\"308\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Les ions du processeur quantique d\u2019Honeywell sont des <strong>ions baladeurs <\/strong>! C\u2019est le premier cas de \u201cflying qubits\u201d que je rencontre qui ne sont pas \u00e0 base de photons. En effet, d\u2019habitude, les qubits \u00e0 base d\u2019\u00e9lectrons, d\u2019atomes froids ou d\u2019ions ne bougent pas (trop) l\u00e0 o\u00f9 on les installe.<\/p>\n<p>Leur syst\u00e8me s\u2019appuie sur un syst\u00e8me qui pr\u00e9pare des atomes d\u2019ytterbium, les ionise et les envoie dans un trou qui alimente le chipset. Ce proc\u00e9d\u00e9 est classique. Il utilise ensuite une dizaine de zones de stockage et de tri des ions (en orange, jaune et bleu dans le sch\u00e9ma <em>ci-dessous<\/em>).<\/p>\n<p>Les ions d\u2019ytterbium sont confin\u00e9s au-dessus d\u2019un rail de trois rang\u00e9es d\u2019\u00e9lectrodes dont la tension variable permet d\u2019en contr\u00f4ler la position et de les d\u00e9placer lat\u00e9ralement. L\u2019innovation de l\u2019exp\u00e9rience de Honeywell est de r\u00e9ussir \u00e0 d\u00e9montrer des op\u00e9rations logiques entre plusieurs qubits \u2013 ici, jusqu\u2019\u00e0 4 &#8211; tout en les d\u00e9pla\u00e7ant \u00e0 volont\u00e9 entre des zones de stockage et des zones d\u2019interaction <i>pendant les op\u00e9rations<\/i>. Cette id\u00e9e avait \u00e9t\u00e9 propos\u00e9e d\u00e8s 2002 par Dave Wineland et son \u00e9quipe du NIST, mais il a fallu 18 ans d\u2019efforts continus de recherche de la communaut\u00e9 des ions pi\u00e9g\u00e9s pour finalement arriver \u00e0 cette prouesse technique.<\/p>\n<p>Le syst\u00e8me utilise 198 \u00e9lectrodes \u00e0 courant continu pour le d\u00e9placement et le positionnement des ions ytterbium qui sont coupl\u00e9s \u00e0 des ions de baryum. La puce exploite des pi\u00e8ges cryog\u00e9niques de surface (\u201ccryogenic surface trap\u201d) qui permettent ainsi de r\u00e9arranger dynamiquement le positionnement des couples d\u2019ions ytterbium\/baryum et de mettre en \u0153uvre des portes quantiques ex\u00e9cut\u00e9es en parall\u00e8le sur plusieurs zones du circuit.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Honeywell-Ion-Traps.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=\"Honeywell Ion Traps\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Honeywell-Ion-Traps_thumb.jpg\" alt=\"Honeywell Ion Traps\" width=\"557\" height=\"274\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Le sch\u00e9ma semble indiquer que les ions circuleraient sur la bande verte, permettant un d\u00e9placement arbitraire des ions le long de la bande. Une fois d\u00e9plac\u00e9s, ils seraient recas\u00e9s dans la bande du milieu pour subir une porte quantique unitaire, ou dans les bandes lat\u00e9rales pour g\u00e9n\u00e9rer des portes quantiques \u00e0 deux qubits, comme expliqu\u00e9 dans le sch\u00e9ma <em>ci-dessous <\/em>que j\u2019ai comment\u00e9. L\u2019une de ces op\u00e9rations est une porte SWAP qui permet d\u2019interchanger physiquement les ions.<\/p>\n<p>L\u2019inconv\u00e9nient de la technique est la lenteur des portes quantiques dans les ions pi\u00e9g\u00e9s, qui risque d\u2019\u00eatre ici encore plus marqu\u00e9e du fait du dispositif utilis\u00e9. Le temps de configuration des ions pour cr\u00e9er une porte quantique est de 3 \u00e0 5 ms ce qui n\u2019est pas n\u00e9gligeable, surtout pour des algorithmes n\u00e9cessitant d\u2019encha\u00eener un grand nombre de portes quantiques.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Honeywell-code-and-ions-mapping.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=\"Honeywell code and ions mapping\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Honeywell-code-and-ions-mapping_thumb.jpg\" alt=\"Honeywell code and ions mapping\" width=\"577\" height=\"171\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Le syst\u00e8me fonctionne \u00e0 une <strong>temp\u00e9rature de 12,6K<\/strong>, c\u2019est-\u00e0-dire 12,6 degr\u00e9s au-dessus du z\u00e9ro absolu qui est de \u2013273,15\u00b0C. Et avec une stabilit\u00e9 de temp\u00e9rature de 2mK qui \u00e9vite de perturber les ions et leur \u00e9tat quantique superpos\u00e9. Le refroidissement \u00e0 l\u2019h\u00e9lium est compl\u00e9t\u00e9 par la technique du \u201csympathetic cooling\u201d qui combine l\u2019usage de l\u2019effet Doppler et d\u2019un refroidissement \u00e0 effet Raman sur les ions de baryum qui sont voisins des ions ytterbium. L\u2019interaction coulombienne entre les ions baruym permet de refroidir les ions ytterbium accol\u00e9s aux ions baryum. L\u2019effet Doppler consiste \u00e0 envoyer des photons dont la fr\u00e9quence est calibr\u00e9e pour ralentir les ions qui se dirigent vers leur source tout en laissant en place ceux qui se dirigent dans l\u2019autre sens. Une op\u00e9ration de refroidissement des ions baryum a lieu avant chaque ex\u00e9cution de porte \u00e0 deux qubits.<\/p>\n<p>Le refroidissement par laser des ions fonctionne en fait tr\u00e8s bien \u00e0 temp\u00e9rature ambiante et depuis plus de 30 ans. Comme de nombreux groupes de recherche, Honewyell refroidit le pi\u00e8ge \u00e0 ion (\u00e0 12,6K) pour minimiser l\u2019effet d\u2019\u00e9chauffement anormal des ions, qui est un probl\u00e8me majeur des manipulations d\u2019ions pi\u00e9g\u00e9s et qui n\u2019est d\u2019ailleurs pas enti\u00e8rement compris. Cet \u00e9chauffement anormal est fortement r\u00e9duit lorsque le pi\u00e8ge est refroidi. C\u2019est pour \u00e7a qu\u2019ils le font ici.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Honeywell-Trapped-Ions-Architecture.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=\"Honeywell Trapped Ions Architecture\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Honeywell-Trapped-Ions-Architecture_thumb.jpg\" alt=\"Honeywell Trapped Ions Architecture\" width=\"619\" height=\"255\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Le syst\u00e8me s\u2019articule autour de briques de quatre qubits et utilise des <strong>portes quantiques <\/strong>\u00e0 un et deux qubits qui sont activ\u00e9es par lasers, via l\u2019effet Raman qui n\u00e9cessite une paire de faisceaux. Les portes unitaires (un seul qubit) sont activ\u00e9es par une paire de faisceaux Raman de 370,3 nm en polarisation circulaire. Le syst\u00e8me permet de g\u00e9n\u00e9rer des portes X, Y et Z pour qui effectuent des rotations de quarts de tours et de demi-tours autour des trois axes de la sph\u00e8re de Bloch qui repr\u00e9sente l\u2019\u00e9tat quantique d\u2019un qubit. Ces rotations se font avec une tr\u00e8s grande pr\u00e9cision d\u2019apr\u00e8s Honeywell. Cela assure un taux d\u2019erreur minimum pour des portes quantiques unitaires (\u00e0 un seul qubit).<\/p>\n<p>Les portes \u00e0 deux qubits utilisent deux paires de faisceaux laser additionnels qui agissent sur des paires d\u2019atomes d\u2019ytterbium qui ont \u00e9t\u00e9 rapproch\u00e9s l\u2019un de l\u2019autre par les \u00e9lectrodes de contr\u00f4le de positionnement du circuit. Deux ions sont ainsi d\u00e9plac\u00e9s par les \u00e9lectrodes dans le m\u00eame puits de potentiel avant d\u2019\u00eatre coupl\u00e9s par laser. Les qubits peuvent alors \u00eatre s\u00e9par\u00e9s et d\u00e9plac\u00e9s ailleurs pour interagir avec d\u2019autres qubits.<\/p>\n<p>La <strong>lecture de l\u2019\u00e9tat des ions <\/strong>se fait avec un imageur classique qui d\u00e9tecte l\u2019\u00e9tat \u00e9nerg\u00e9tique des ions via leur fluorescence qui est activ\u00e9e par laser. Cet imageur est un \u201cPMT array\u201d, c\u2019est-\u00e0-dire un r\u00e9seau lin\u00e9aire de photomultiplicateurs (Photo-Multiplier Tube). Leur architecture permet une mesure de l\u2019\u00e9tat des qubits en cours de traitement, sans perturber les qubits voisins. Cela permet de programmer l\u2019ordinateur quantique avec une logique conditionnelle, avec des IF THEN ELSE comme en programmation classique.<\/p>\n<p>Enfin, le syst\u00e8me comprend un <strong>circuit \u00e9lectronique programmable FPGA <\/strong>pour le contr\u00f4le des qubits, \u00e0 priori, hors de l\u2019enceinte cryog\u00e9nique.<\/p>\n<p>Honeywell ne parle pas trop des m\u00e9thodes et outils de programmation de leur processeur quantique. Elle doit \u00eatre l\u00e9g\u00e8rement diff\u00e9rente de celle des ordinateurs quantiques d\u2019IBM et de Google du fait que les qubits peuvent se d\u00e9placer. La gestion temporelle de l\u2019ensemble est aussi tr\u00e8s diff\u00e9rente du fait du temps de pr\u00e9paration des qubits pour les portes unitaires et les portes \u00e0 deux qubits.<\/p>\n<p><strong>Importance de l\u2019annonce<\/strong><\/p>\n<p>Une fois que l\u2019on a \u00e9limin\u00e9 le marketing du volume quantique et de l\u2019ordinateur quantique le plus puissant du monde, que retenir d\u2019int\u00e9ressant ?<\/p>\n<p>La <strong>performance de leurs qubits <\/strong>semble correcte, mais pas forc\u00e9ment extraordinaire en comparaison des valeurs d\u00e9j\u00e0 obtenues avec des ions pi\u00e9g\u00e9s. Il existe plein de manipulations d\u2019ions pi\u00e9g\u00e9s avec beaucoup plus que 4 qubits. Chez Honywell, le taux d\u2019erreur ne serait que de 2% apr\u00e8s l\u2019ex\u00e9cution d\u2019une centaine de portes quantiques. Cela permettrait d\u2019ex\u00e9cuter des algorithmes quantiques \u201cprofonds\u201d avec un grand nombre d\u2019encha\u00eenements de portes quantiques.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Taux-erreur.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=\"Taux erreur\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Taux-erreur_thumb.jpg\" alt=\"Taux erreur\" width=\"572\" height=\"101\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Cela se compare \u00e0 une profondeur d\u2019environ 20 portes quantiques ex\u00e9cut\u00e9es avec les 53 qubits supraconducteurs du chipset Sycamore de Google pour leur supr\u00e9matie quantique de 2019. Il y aurait aussi un faible \u201ccross talk\u201d entre couples de qubits, \u00e0 savoir que les qubits ind\u00e9pendants n\u2019ont pas l\u2019air d\u2019interf\u00e9rer avec leurs voisins, sauf lorsqu\u2019ils sont intriqu\u00e9s. Bref, ce taux d\u2019erreurs tr\u00e8s bas est un record \u00e0 ce jour. C\u2019est un saut qualitatif important dans le calcul quantique qui ouvre la voie \u00e0 d\u2019autres progr\u00e8s pour avancer dans la cr\u00e9ation de calculateurs NISQ (Noisy Intermediate Scale Quantum). C\u2019est extr\u00eamement encourageant et probablement aussi important que la supr\u00e9matie quantique de Google.<\/p>\n<p>La principale nouveaut\u00e9 de l\u2019exp\u00e9rience d\u2019Honeywell est cependant de d\u00e9montrer le <strong>d\u00e9placement physique des ions <\/strong>pendant les op\u00e9rations de logique quantique. Ce n\u2019est pas du tout une id\u00e9e nouvelle, puisqu\u2019elle a \u00e9t\u00e9 propos\u00e9e en 2002 par Dave Wineland and co. Cela en serait la premi\u00e8re r\u00e9alisation compl\u00e8te m\u00eame si elle est encore primitive. En soi, elle est suffisamment impressionnante. C\u2019est le r\u00e9sultat d\u2019un gros travail d\u2019ing\u00e9nierie.<\/p>\n<p>Honeywell indique que son architecture serait scalable, en conservant ce faible taux d\u2019erreurs. Ils n\u2019ont \u00e0 ce jour test\u00e9 que quatre qubits ! Ils envisagent une approche de mont\u00e9e en puissance \u00e0 trois \u00e9tapes. Pour l\u2019instant, ils utilisent une barre d\u2019ions pi\u00e9g\u00e9s \u201c1D\u201d. Dans les deux \u00e9tapes suivantes, ils passeraient \u00e0 une barre en \u201c2D\u201d qui permettrait de d\u00e9placer les ions dans deux directions, permettant ainsi d\u2019en accumuler un plus grand nombre et de les connecter avec leurs voisins dans deux dimensions. Cela prendra du temps de mettre cela au point.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Honeywell-Path-to-Scale.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=\"Honeywell Path to Scale\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Honeywell-Path-to-Scale_thumb.jpg\" alt=\"Honeywell Path to Scale\" width=\"562\" height=\"243\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Honeywell annonce ainsi que leur processeur sera 100 000 fois plus rapide d\u2019ici 2025. Rapide comment ? Evalu\u00e9 avec le volume quantique d\u2019IBM ou avec une autre m\u00e9thode de mesure ? On ne sait pas. Par le pass\u00e9, nombre d\u2019annonces de ce genre ont \u00e9t\u00e9 faites, comme John Martinis qui d\u00e9clarait en 2017 scaler jusqu\u2019\u00e0 72 qubits. Et ils en \u00e9taient \u00e0 53 en 2019. La scalabilit\u00e9 des processeurs quantiques est un des probl\u00e8mes les plus complexes qui reste \u00e0 r\u00e9gler.<\/p>\n<p>Terminons cette partie par quelques mots de l\u2019approche g\u00e9n\u00e9rale d\u2019Honeywell. Ils ont d\u00e9marr\u00e9 leurs investissements dans le calcul quantique en 2016 mais en mode \u201cstealth\u201d, sans communiquer autour. Cela se savait cependant car ils ont recrut\u00e9 des chercheurs issus de diverses universit\u00e9s am\u00e9ricaines. Leur \u00e9quipe rassemble aujourd\u2019hui une centaine de personnes avec des physiciens, des ing\u00e9nieurs et des d\u00e9veloppeurs.<\/p>\n<p>J\u2019ai repris la liste des signataires du papier scientifique d\u2019Honeywell pour voir d\u2019o\u00f9 ils venaient. Nous avons Juan Pino, John Gaebler, Michael Foss-Feig et Karl Mayer qui viennent de l\u2019Universit\u00e9 du Colorado, ces deux derniers \u00e9tant pass\u00e9s par le NIST, l\u2019\u00e9quivalent de l\u2019AFNOR+LNE fran\u00e7ais, qui investit beaucoup sur les technologies quantiques et leur standardisation. Karl Mayer a aussi travaill\u00e9 sur les fermions de Majorana. Il y a aussi Joan Dreiling qui vient du laboratoire de physique de l\u2019Universit\u00e9 de Nebraska. Nous avons Caroline Figgatt et Steven Moses qui viennent de l\u2019Universit\u00e9 du Maryland et de l\u2019\u00e9quipe de Christopher Monroe, le fondateur d\u2019IonQ, une startup qui explore aussi le calcul quantique \u00e0 base d\u2019ions pi\u00e9g\u00e9s. Et puis Charles Baldwin du NIST et de l\u2019Universit\u00e9 du Nouveau Mexique, David Hayes de l\u2019Universit\u00e9 de Sydney et de Lockheed Martin, Ciaran Ryan-Anderson de l\u2019Universit\u00e9 du Nouveau Mexique, pass\u00e9 par les Sandia Labs et l\u2019Universit\u00e9 de Swansea au Royaume-Uni. Et enfin, Brian Neyenhuis de l\u2019Universit\u00e9 du Colorado et du Maryland. Pourquoi autant de scientifiques provenant du Colorado ? Parce que l\u2019\u00e9quipe quantique d\u2019Honeywell est bas\u00e9e \u00e0 Denver ! Et aussi un <a href=\"https:\/\/www.nist.gov\/director\/pao\/nist-boulder-laboratories-precision-measurements-support-innovation\">laboratoire du NIST<\/a> qui planche sur le quantique !<\/p>\n<p>Du c\u00f4t\u00e9 ing\u00e9nierie, Honeywell n\u2019est pas tr\u00e8s disert sur la mani\u00e8re dont sont con\u00e7us leurs prototypes d\u2019ordinateurs quantiques. On sait par contre qu\u2019ils r\u00e9utilisent des technologies qu\u2019ils ma\u00eetrisent d\u00e9j\u00e0 du fait de leurs business traditionnels : en cryog\u00e9nie, de cr\u00e9ation d\u2019ultravide, de fabrication de MEMS, de g\u00e9n\u00e9rateurs d\u2019ondes radio, de lasers et optiques. Ils sont notamment tr\u00e8s pr\u00e9sents dans l\u2019aviation (APU, les unit\u00e9s de g\u00e9n\u00e9ration de puissance auxiliaires ainsi que dans les bo\u00eetes noires), le spatial, l\u2019internet des objets, l\u2019air conditionn\u00e9, l\u2019\u00e9nergie, la chimie et les mat\u00e9riaux sp\u00e9ciaux.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Honeywell-Portfolio.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-image: none; padding-top: 0px; padding-left: 0px; display: inline; padding-right: 0px; border-width: 0px;\" title=\"Honeywell Portfolio\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Honeywell-Portfolio_thumb.png\" alt=\"Honeywell Portfolio\" width=\"538\" height=\"294\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>Au moment de l\u2019annonce du 2 mars, Honeywell \u00e9voquait plusieurs partenariats :<\/p>\n<ul>\n<li>Un partenariat avec <strong>Microsoft<\/strong>, dans la lign\u00e9e d\u2019une annonce de ce dernier faite en d\u00e9cembre 2019. \u00c0 terme, les calculateurs quantiques d\u2019Honeywell seront propos\u00e9s dans le cloud Azure aux clients de Microsoft. Pour ce faire, il serait cependant utile d\u2019attendre qu\u2019ils puissent aligner au moins une quarantaine de qubits car en-de\u00e7\u00e0, on peut les \u00e9muler assez facilement sur des architectures traditionnelles et m\u00eame sur un simple laptop.<\/li>\n<li>Un investissement dans les startups <strong>Cambridge Quantum Computing <\/strong>(2014, UK, $22,4 lev\u00e9s en tout) et <strong>Zapata Computing <\/strong>(USA). Startups qui d\u00e9velopperont des outils logiciels pour les machines d\u2019Honeywell.<\/li>\n<li>Un partenariat avec <strong>JPMorgan Chase <\/strong>pour cr\u00e9er des algorithmes quantiques dans le secteur financier. Cela permet d\u2019aligner un client potentiel\u2026 face \u00e0 la centaine qu\u2019IBM affiche depuis janvier 2020.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Du c\u00f4t\u00e9 de leur concurrence, la principale est celle d\u2019<strong>IonQ <\/strong>(2016, USA, $75M), la spin-off de l\u2019Universit\u00e9 de Maryland. Ils ont r\u00e9alis\u00e9 en 2019 un processeur quantique de 160 qubits \u00e0 base d\u2019ions d\u2019ytterbium avec un calcul r\u00e9alis\u00e9 sur 79 d\u2019entre eux. Mais pour l\u2019instant, leur benchmark publi\u00e9 se limite \u00e0 11 qubits, vu dans <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/1903.08181\">Benchmarking an 11-qubit quantum computer<\/a>, mars 2019 (8 pages). Il faut aussi compter avec <strong>Alpine Quantum Technologies <\/strong>(2017, Autriche), cr\u00e9\u00e9e par Rainer Blatt et qui a <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/1902.08543\">caract\u00e9ris\u00e9<\/a> jusqu\u2019\u00e0 10 qubits \u00e0 ions pi\u00e9g\u00e9s de tr\u00e8s bonne qualit\u00e9.<\/p>\n<p>Il y a aussi la startup de Yann Allain en France, <strong>NextGenQ<\/strong>, qui ambitionne aussi de cr\u00e9er un ordinateur quantique \u00e0 base d\u2019ions pi\u00e9g\u00e9s, semble-t-il avec une technique voisine de celle d\u2019IonQ mais avec des moyens tr\u00e8s limit\u00e9s. Son cr\u00e9ateur a d\u00e9j\u00e0 r\u00e9ussi \u00e0 pi\u00e9ger quelques ions dans son syst\u00e8me cr\u00e9\u00e9 dans un garage ! Voir la <a href=\"https:\/\/media.ccc.de\/v\/36c3-10808-build_you_own_quantum_computer_home_-_99_of_discount_-_hacker_style\">vid\u00e9o<\/a> d\u2019une conf\u00e9rence o\u00f9 il intervient pendant une heure en d\u00e9cembre 2019.<\/p>\n<p>Au passage, une petite remarque sur les rumeurs que j\u2019entends souvent sur les capacit\u00e9s quantiques cach\u00e9es suppos\u00e9es de la NSA aux USA. Comme quoi ils disposeraient de capacit\u00e9s de calcul quantique \u00e9normes non encore r\u00e9v\u00e9l\u00e9es. Genre, avec de quoi casser les cl\u00e9s RSA avec du calcul quantique (qui n\u00e9cessite 23 millions de qubits de tr\u00e8s bonne qualit\u00e9 pour une cl\u00e9 2048 bits). L\u2019\u00e9pisode d\u2019Honeywell montre que ce n\u2019est probablement pas le cas. L\u2019innovation dans le calcul quantique est incr\u00e9mentale et distribu\u00e9e dans le monde entier. Les chercheurs naviguent entre universit\u00e9s, entreprises et startups. Enfin, les grandes agences am\u00e9ricaines reposent sur le secteur priv\u00e9 pour la plupart de leurs besoins technologiques. Il se dit par exemple que la NSA se repose sur Lockheed Martin pour tester des calculateurs quantiques comme ceux du canadien D-Wave. Ils ont cependant leur propre laboratoire de recherche, le <a href=\"https:\/\/www.lps-umd.com\/\">NSA Laboratory for Physical Sciences<\/a> (LPS), g\u00e9r\u00e9 en partenariat avec l\u2019Universit\u00e9 du Maryland.<\/p>\n<p><strong>Cons\u00e9quences pour la France<\/strong><\/p>\n<p>L\u2019annonce d\u2019Honeywell a beau devoir \u00eatre prise avec quelques pincettes, notamment pour ce qui est de ce \u201crecord du monde\u201d et du volume quantique mesur\u00e9 avec l\u2019indicateur d\u2019IBM, c\u2019est une performance int\u00e9ressante. Elle montre que l\u2019on peut stabiliser des qubits bien mieux qu\u2019auparavant. Cela nous habitue \u00e0 une nouvelle importante au moins tous les six mois, apr\u00e8s celle de la supr\u00e9matie quantique de Google de septembre\/octobre 2019.<\/p>\n<p>Cela illustre aussi la saine concurrence entre les diff\u00e9rents types de qubits. Google et IBM, avec le qubits supraconducteurs et Honeywell avec les qubits \u00e0 ions pi\u00e9g\u00e9s. Lors de l\u2019\u00e9t\u00e9 2019, les Chinois avaient fait des progr\u00e8s avec des qubits \u00e0 base de photons. Les fran\u00e7ais de Pasqal avancent bien de leur c\u00f4t\u00e9 avec des qubits \u00e0 base d\u2019atomes froids et on s\u2019affaire \u00e0 Grenoble autour des qubits silicium. Sans compter les dizaines d\u2019autres laboratoires de recherche en France et dans le monde.<\/p>\n<p>Quelques autres enseignements sont \u00e0 tirer que voici.<\/p>\n<p>L\u2019importance de l\u2019<strong>ing\u00e9nierie et de l\u2019int\u00e9gration <\/strong>: il faut assembler des \u00e9quipes pluridisciplinaires avec une exp\u00e9rience des laboratoires de recherche (docs, post-docs) et dont une partie est pass\u00e9e par l\u2019industrie. L\u2019ing\u00e9nierie quantique est cl\u00e9 pour fabriquer ces calculateurs quantiques complexes, en liaison avec la physique fondamentale. J\u2019en avais d\u00e9crit les contours dans un article pr\u00e9c\u00e9dent, <a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/2020\/developpement-competences-technologies-quantiques\/\">Le d\u00e9veloppement des comp\u00e9tences en technologies quantiques<\/a>.<\/p>\n<p>La <strong>taille critique d\u2019une \u00e9quipe <\/strong>pour r\u00e9aliser une telle performance est d\u2019une centaine de personnes. C\u2019est un niveau accessible \u00e0 la recherche et \u00e0 l\u2019industrie fran\u00e7aise. Cela n\u00e9cessitera cependant des efforts financiers qui devraient\/pourraient arriver dans le cadre du plan quantique que l\u2019\u00c9tat est en train de finaliser pour une annonce d\u2019ici la fin du printemps 2020. Ce sont des investissements homoth\u00e9tiques avec ce qui existe \u00e0 Grenoble, Paris et Saclay. Cela renforce le r\u00f4le d\u2019animation et de coordination des hubs quantiques qui se sont constitu\u00e9s (\u00e0 Saclay et Grenoble) et sont en passe de l\u2019\u00eatre (\u00e0 Paris). On retrouvera \u00e0 terme ce niveau d\u2019investissement chez Atos.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Quand-arrivera-ordinateur-quantique.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=\"Quand arrivera ordinateur quantique\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Quand-arrivera-ordinateur-quantique_thumb.jpg\" alt=\"Quand arrivera ordinateur quantique\" width=\"550\" height=\"300\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p>La <strong>notion de timing et de rapidit\u00e9 <\/strong>est cl\u00e9. Honeywell a abouti \u00e0 la performance annonc\u00e9e en quatre ans. Les premi\u00e8res discussions sur un plan quantique fran\u00e7ais datent de 2018. Le plan doit \u00eatre annonc\u00e9 d\u2019ici l\u2019\u00e9t\u00e9 2020, soit deux ans apr\u00e8s pour une mise en \u0153uvre pratique qui d\u00e9marrera au mieux en 2021. Donc, en tout trois ans ! Soit 75% du temps qu\u2019il a fallu pour Honeywell pour cr\u00e9er une \u00e9quipe faisant avancer significativement l\u2019\u00e9tat de l\u2019art. La rapidit\u00e9 de d\u00e9cision d\u2019une entreprise priv\u00e9e est meilleure que celle d\u2019un Etat. ll se trouve qu\u2019en Europe et en France, la recherche fondamentale et m\u00eame appliqu\u00e9e dans les technologies quantiques est encore principalement une affaire de recherche publique.<\/p>\n<p>Deux imp\u00e9ratifs sont donc \u00e0 avoir en t\u00eate : comment d\u2019un c\u00f4t\u00e9 rendre les processus de d\u00e9cision plus rapides dans le fonctionnement de la recherche publique et d\u2019autre part, encourager les grandes entreprises \u00e0 faire des paris audacieux autour des technologies quantiques. Et des paris dans la cr\u00e9ation de technologies quantiques, pas seulement du c\u00f4t\u00e9 de leur utilisation comme on peut le faire chez Total, EDF et Airbus en France. Il se trouve qu\u2019en France, nous avons Atos et Thales qui sont dans cette position. Mais ils ne peuvent pas mener tous les li\u00e8vres \u00e0 la fois. Le premier est investi dans l\u2019\u00e9mulation de calculateurs quantiques, dans la cr\u00e9ation d\u2019outils de d\u00e9veloppement et dans la cybers\u00e9curit\u00e9 tandis que Thales est focalis\u00e9 sur la m\u00e9trologie et la cryptographie quantique. A ce stade, cela fait donc reposer l\u2019effort principal en R&amp;D sur les ordinateurs quantiques sur la recherche publique.<\/p>\n<p>Enfin, les <strong>progr\u00e8s dans le calcul quantique sont continus<\/strong>. Il ne faut pas attendre \u201c<em>l\u2019ordinateur quantique qui marchera<\/em>\u201d dans 5 \u00e0 30 ans. Il viendra petit \u00e0 petit, \u00e9tendant \u00e0 chaque nouvelle \u00e9tape l\u2019\u00e9tendue du possible et le champ des applications r\u00e9alisables avec. Pour \u00eatre de la partie, il faut jouer s\u00e9rieusement et d\u00e8s maintenant.<\/p>\n<p><strong>Post-scriptum du 19 juin 2020<\/strong><\/p>\n<p>Comme pr\u00e9-annonc\u00e9 en mars 2020, Honeywell annon\u00e7ait en juin 2020 que leur processeur quantique \u00e0 base d&#8217;ions pi\u00e9g\u00e9s \u00e9tait pass\u00e9 de 4 \u00e0 6 qubits. Le tout avec mise \u00e0 disposition du processeur dans le cloud avec un client comme JP Morgan Chase, soit en direct, soit via la plateforme Microsoft Azure. Voir <a href=\"https:\/\/www.zdnet.com\/article\/honeywell-claims-to-have-worlds-highest-performing-quantum-computer-according-to-ibms-benchmark\">Honeywell claims to have world\u2019s highest performing quantum computer according to IBM\u2019s benchmark<\/a>, juin 2020.<\/p>\n<p>__________________<\/p>\n<p>Je remercie les relecteurs\/correcteurs de cet article qui m\u2019ont notamment permis d\u2019affiner l\u2019interpr\u00e9tation scientifique de l&#8217;exp\u00e9rience d\u2019Honeywell : Patrice Bertet (CEA-SPEC), Christophe Jurczak (Quantonation), Eleni Diamanti (CNRS-LIP6) et Harold Ollivier (CNRS-LIP6).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Le 2 mars 2020, Honeywell annon\u00e7ait avoir mis au point un ordinateur quantique qui serait le plus puissant du monde et doublerait la puissance par rapport au record pr\u00e9c\u00e9dent qui serait d\u00e9tenu par IBM. 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