Microsoft poursuit sa quête des qubits topologiques pour des ordinateurs quantiques sans erreur tout en explorant de nouveaux partenariats pour son service Azure Quantum avec le français Pasqal notamment.

En matière d’informatique quantique, Microsoft a choisi une approche un peu singulière et probablement risquée. Depuis le début, ses chercheurs sont en quête des hypothétiques fermions de Majorana dont l’existence n’est encore que théorique. Car en combinant ces fermions sous forme de paires MZM (Majorana zero modes), il est possible de les associer pour former une structure cohérente résiliente aux bruits environnants : les qubits topologiques. Autrement dit, les qubits topologiques ne souffrent pas des problèmes de décohérence rapide et d’erreurs liés aux bruits environnants des qubits actuellement utilisés dans les ordinateurs quantiques d’IBM, Google et autres.

« Les qubits d’aujourd’hui ne seront pas au cœur des ordinateurs quantiques de demain », explique ainsi Chetan Nayak, ingénieur distingué de Microsoft. « Les qubits dont nous disposons aujourd’hui sont très intéressants, très impressionnants : vous pouvez en apprendre beaucoup et faire beaucoup de recherches et ainsi progresser de façon incrémentale. Mais il va falloir des approches radicalement nouvelles pour bâtir un ordinateur quantique à l’échelle commerciale », autrement dit fiables et offrant des milliers de qubits.

Une avancée dans la quête vers les Qubits Topologiques

Cette semaine, Microsoft Research a annoncé « a major breakthrough » (une percée majeure), « an historic milestone » (une étape historique) dans sa quête aux qubits topologiques. Il faut toujours se méfier des annonces spectaculaires qui égrainent la quête de l’informatique quantique, une discipline pour l’instant essentiellement scientifique et dans laquelle la recherche fondamentale continue de jouer un rôle prépondérant. Autrement dit, il faut prendre avec une certaine mesure l’enthousiasme affiché par les chercheurs de Microsoft Research dans leur billet de blog. La véritable avancée majeure sera lorsque de tels qubits topologiques seront effectivement matérialisés et exploitables. La découverte de Microsoft n’est qu’une étape dans cette quête, mais l’objectif est encore bien loin : ses chercheurs ont démontré par le biais d’une immense simulation sur son infrastructure Azure Quantum que les Qubits topologiques étaient « techniquement faisables » et donc sur le point de devenir une réalité.

« Jusqu’à présent, personne n’était sûr de pouvoir exploiter la physique quantique sous-jacente pour produire des qubits topologiques. Le fait que nous ayons réussi à faire cette chose qui est très, très difficile, et que nous puissions maintenant fabriquer des dispositifs qui produisent une phase topologique montre que nous avons une équipe très talentueuse qui est à la hauteur du défi et qui peut s’attaquer aux prochaines étapes critiques » explique Chetan Nayak. , un ingénieur distingué de Microsoft qui dirige le programme de matériel quantique.
« Cela n’a jamais été fait auparavant, et jusqu’à présent, il n’était pas certain que cela puisse être fait. Et maintenant c’est comme si, oui, voici la validation ultime que nous sommes sur la bonne voie » ajoute Krysta Svore, ingénieure quantique chez Microsoft.

Reste à passer à l’étape plus industrielle de fabrication, maintenant que Microsoft a découvert comment concrétiser des phases topologiques. Et cela pourrait encore prendre quelques années.

De nouveaux ordinateurs quantiques IonQ et Pasqal dans Azure

Alors en attendant, Microsoft multiplie les partenariats pour accueillir de vraies machines quantiques au sein de son service QaaS (Quantum as a Service) : Azure Quantum. Deux nouvelles annonces montrent que Microsoft, tout en poursuivant ses propres recherches, continue d’accélérer sur la mise à disposition des technologies quantiques actuelles.

La première est l’arrivée d’un ordinateur IonQ Aria sur son cloud Azure Quantum. L’Aria est la machine la plus évoluée d’IonQ. IonQ n’a pas dévoilé le nombre de Qubits physiques de sa machine et se contente d’indiquer que celle-ci atteint les 20 #AQ (Algorithmic Qubit). Les Qubits Algorithmiques (#AQ) sont une mesure censée indiquer le nombre de Qubits réellement utilisables à des fins pratiques pour une utilisation concrète des ordinateurs quantiques autrement dit pour la création d’applications quantiques. Aria peut exécuter des circuits quantiques composés de plus de 550 portes (la plupart des machines quantiques ne dépassent pas la douzaine de portes quantiques). Aria est la seconde machine IonQ à rejoindre le giron des ordinateurs quantiques d’Azure Quantum après une première machine 11 qubits physiques.

La seconde annonce est celle d’un partenariat entre Microsoft et l’un des champions français du quantique : Pasqal. L’accord prévoit la mise à disposition d’ici la fin de l’année d’une machine quantique à base d’atomes froids sur Azure Quantum. Ces derniers sont des atomes de Rubidium dont on a tellement réduit l’agitation thermique (c’est pourquoi ils sont aussi qualifiés d’atomes neutres) qu’ils en deviennent manipulables par des lasers. « C’est la première fois qu’un ordinateur à atomes neutres sera ainsi mis en accès sur le cloud de l’un des trois grands acteurs (Microsoft, Google et AWS) », affirme Georges-Olivier Reymond, PDG et fondateur de Pasqal.
La startup française a développé une technologie qui lui permet déjà de contrôler 300 atomes. Elle travaille actuellement à transformer ces « atomes contrôlés » en Qubits pour produire dès l’été 2022 une machine 300 Qubits. Mais grâce à la technologie d’assemblage 2D/3D qu’elle a développé (et rendue possible par les atomes neutres), la jeune pousse française espère atteindre les 1000 qubits dès 2023.
En attendant, Pasqal dispose de simulateurs déjà utilisés par certaines entreprises grâce notamment à un partenariat avec OVHcloud. Et la startup a récemment fusionné avec Qu&Co pour proposer une chaîne de valeur complète intégrant le hardware quantique mais également des bibliothèques de fonctions quantiques et des solutions logicielles (de quantum Machine Learning notamment).
Toute une richesse quantique que Pascal espère bien démocratiser à l’international par le biais de son partenariat avec Microsoft.

 

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