Un entretien avec Google sur leur vision du calcul quantique et des applications potentielles à court-terme

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Interview traduit en français du Dr Markus Hoffmann, Global Quantum Computing Practice Lead, Google Cloud, par Alain Chancé pour le Pôle FINANCE INNOVATION.

1/ Selon Google, comment les technologies quantiques et en particulier l’informatique pourraient-elles changer le monde dans les 5 à 10 ans à venir ?

Le laboratoire d’intelligence artificielle quantique de Google a pour but de construire un ordinateur quantique utilisable pour résoudre des problèmes du monde réel. Notre stratégie est d’explorer des applications à court terme en utilisant des systèmes compatibles avec l’ordinateur quantique à grande échelle avec correction d’erreurs dont l’arrivée est attendue dans 10 ans.

2/ Quelles sont les priorités les plus importantes en ce moment ?

Pour qu’un processeur quantique soit capable d’exécuter des algorithmes au-delà du périmètre des simulations classiques, il ne requiert pas uniquement un grand nombre de qubits. Il est crucial que le processeur ait des taux d’erreur bas en lecture et pour les opérations logiques telles que les portes à un seul et deux qubits. L’amélioration de ces taux d’erreur est la principale priorité actuellement.

Schéma conceptuel à deux axes montrant la relation entre le taux d’erreur et le nombre de qubits. En rouge la direction de recherche du laboratoire d’intelligence artificielle quantique de Google montre où ils espèrent accéder à des applications à court-terme en route vers l’ordinateur quantique à grande échelle avec correction d’erreurs.

3/ Quelles technologies d’ordinateur quantique ?

L’ordinateur quantique de Google est basé sur des portes supraconductrices. En mars 2018, nous avons présenté notre dernière puce Bristlecone avec une matrice carrée de 72 qubits à la réunion annuelle de l’American Physical Society à Los Angeles.

Bristlecone est le nouveau processeur quantique de Google (à gauche). A droite un dessin du dispositif où chaque “X” représente un qubit avec sa connectivité avec son plus proche voisin.

4/ Quelles seraient les applications pratiques du calcul quantique à porte logique et du recuit simulé quantique ?

L’objectif de notre puce la plus récente est de fournir un banc d’essai pour la recherche des taux d’erreur des systèmes et de l’évolutivité de notre technologie de qubit et aussi pour des applications de simulation quantique, d’optimisation et d’apprentissage automatique.

Des cas d’usage pratiques de simulation quantique pourraient être d’optimiser les technologies des batteries et pour l’optimisation quantique cela pourrait être par exemple des cas d’usage d’optimisation de la logistique.

5/ Quelle est la feuille de route de Google pour l’industrialisation du calcul quantique ?

Avec notre puce la plus récente à 72 qubits, l’équipe travaille sur la démonstration future de la “suprématie quantique”. La suprématie quantique désigne la solution d’une tâche de calcul bien définie par un ordinateur quantique au-delà des capacités des ordinateurs actuels les plus performants. En outre, nous étudions les corrections de premier et de second niveau en utilisant du code de surface et le développement d’algorithmes sur le hardware.

6/ Quels sont les programmes de collaboration de Google ?

Nous avons d’abord signé des partenariats de recherche stratégique avec plusieurs entreprises Européennes dans l’industrie automobile pour rechercher des cas d’usage potentiels de la simulation quantique, de l’optimisation quantique et de l’apprentissage automatique quantique incluant leur exécution sur un ordinateur quantique à court-terme. Dans une phase ultérieure, le but est de trouver une application à court terme pouvant potentiellement exploiter une accélération quantique.

En outre, nous collaborons avec des institutions académiques de premier plan dans le domaine du calcul quantique et nous avons accordé plusieurs “Faculty Research Awards” aux Etats-Unis et en Europe.

7/ Quelle est la feuille de route de Google pour le développement de logiciels pour le calcul quantique ?

En octobre 2017 a été annoncé la sortie de OpenFermion [1], la première plate-forme open source pour traduire des problèmes de chimie et de science des matériaux en circuits quantiques qui peuvent être exécutés sur des plateformes existantes. OpenFermion est une bibliothèque pour simuler des systèmes d’électrons (fermions) en interaction qui donnent à la matière ses propriétés.

Le noyau de la bibliothèque OpenFermion est conçu selon un cadre de programmation quantique agnostique pour assurer la compatibilité avec les différentes plateformes conçues par la communauté. Cela permet à OpenFermion de supporter des packages externes qui compilent des spécifications en langage assembleur quantique pour diverses plateformes hardware. Nous espérons que cette décision va aider à faire de OpenFermion un standard de la communauté pour faire tourner la chimie quantique sur les ordinateurs quantiques.


[1] Jarrod R. McClean, Ian D. Kivlichan, Kevin J. Sung, Damian S. Steiger, Yudong Cao, Chengyu Dai, E. Schuyler Fried, Craig Gidney, Brendan Gimby, Thomas Häner, Tarini Hardikar, Vojtĕch Havlíček, Cupjin Huang, Zhang Jiang, Matthew Neeley, Thomas O’Brien, Isil Ozfidan, Maxwell D. Radin, Jhonathan Romero, Nicholas Rubin, Nicolas P. D. Sawaya, Kanav Setia, Sukin Sim, Mark Steudtner, Wei Sun, Fang Zhang and Ryan Babbush. OpenFermion: The Electronic Structure Package for Quantum Computers. arXiv:1710.07629. 2017.

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