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Microsoft : "Nous aurons créé un ordinateur quantique d'ici 5 ans"

Un véritable ordinateur quantique est-il enfin sur le point de voir le jour ? C'est ce qu'annonce Microsoft. Lors de la conférence Build 2018 de l'éditeur, son Corporate Vice President for Quantum, Todd Holmdahl, nous a révélé que les chercheurs de l'entreprise sont sur le point de faire une percée majeure.

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Microsoft : Nous aurons créé un ordinateur quantique d'ici 5 ans
Microsoft : "Nous aurons créé un ordinateur quantique d'ici 5 ans" © Microsoft

L'informatique quantique fait un peu figure de serpent de mer : régulièrement évoquée dans la presse mais rarement bien comprise et toujours l'objet de progrès sans pour autant se concrétiser. Ce temps pourrait bien être révolu. Microsoft a profité de sa conférence Build 2018 pour faire un point d'étape sur l'avancement de ses recherches en matière d'informatique quantique. L'Usine Digitale a participé à une présentation sur ce sujet donnée par Todd Holmdahl, Corporate Vice President for Quantum chez Microsoft, et il s'est montré très clair: selon lui, Microsoft disposera d'un ordinateur quantique d'ici cinq ans.

 

une solution à des problèmes très spécifiques

L'informatique quantique est un domaine particulièrement complexe à décrire correctement. Pour faire simple, au lieu d'utiliser les traditionnels bits (d'une valeur binaire de 0 ou 1), ces ordinateurs très spécifiques sont construits autour de "quantum bits", ou qubits. Chaque qubit se compose d'une superposition de deux états de base qui correspondent à des amplitudes de probabilité. En augmentant le nombre de qubits, on augmente exponentiellement la puissance de calcul de l'ordinateur quantique.

 

Mais ce qui différencie l'informatique quantique des probabilités classiques, c'est que ces amplitudes peuvent interférer les unes avec les autres (et se détruire mutuellement) lorsqu'elles ne sont pas mesurées. On peut donc faire en sorte que les calculs menant à des résultats erronés se détruisent tandis que ceux menant à la bonne réponse se renforcent. Il est possible par ce biais de résoudre certains problèmes spécifiques qui sont hors de portée des ordinateurs conventionnels.

 

Les cas d'usage les plus souvent cités sont la recherche de nouveaux processus chimiques (par exemple pour créer des fertilisants à basse température et basse pression), la science des matériaux (pour obtenir un supraconducteur à température ambiante) ou encore l'intelligence artificielle (pour créer de meilleurs modèles et les entraîner beaucoup plus vite).

 

L'informatique quantique topologique, une approche unique de Microsoft

L'approche de Microsoft se démarque de celles des autres car elle se concentre sur la création de qubits topologiques, beaucoup moins sensibles à la décohérence (le principe qui veut qu'une valeur soit arrêtée dès qu'un qubit est observé). Ces travaux ont lieu au sein de Station Q, un laboratoire de Microsoft créé et dirigé par le mathématicien Michael Freedman (médaille Field 1986) depuis 2005. Todd Holmdahl a longtemps été en charge du hardware de la division Xbox (supervisant la création des trois consoles de la marque) avant de prendre la tête du groupe en charge de l'informatique quantique il y a deux ans. Cette nomination ne s'est pas faite par hasard : Microsoft pense être très proche de la solution.

 

Les qubits topologiques que Microsoft cherche à créer sont basés sur l'utilisation de fermions de Majorana, une particule qui est sa propre antiparticule. Lorsque deux d'entre elles se rencontrent, soit elles forment un électron, soit elles disparaissent. L'existence de cette particule a été prouvée en 2012 par l'Université de Delft aux Pays-Bas, et Microsoft essaie actuellement d'en contrôler pour en faire des qubits. "Nous pensons obtenir un qubit topologique dès cette année, commente Todd Holmdahl. Nous arrivons déjà à générer et contrôler ces particules, mais pas encore assez bien."

 

Une fois cette étape atteinte, les choses pourraient aller très vite. "Notre objectif est d'avoir un ordinateur quantique fonctionnel dans cinq ans, déclare le dirigeant. Nous travaillons sur le procédé de fabrication des qubits et sur l'aspect logistique pour concevoir les réfrigérateurs à température ultra basse (proche du zéro absolu) qui sont nécessaires au fonctionnement de ces machines." Si Todd Holmdahl est si confiant, c'est parce que la résilience des qubits topologiques permet une précision 1000 fois supérieure à ceux des qubits conventionnels. "Tous les qubits ne sont pas égaux. Certaines entreprises se targuent d'avoir créé des ordinateurs regroupant de nombreux qubits, mais leur taux d'erreur est si élevé que la puissance de calcul disponible n'augmente pas vraiment même à mesure qu'ils en rajoutent. C'est tout le contraire de notre approche." Une référence entre autres aux travaux de Google (qui a récemment dévoilé un ordinateur doté de 72 qubits) ou D-Wave sur le sujet.

 

Une future Intégration dans Azure

Une fois l'ordinateur quantique viable, il serait dupliqué et mis à disposition des clients de Microsoft au travers du cloud Azure. "Le déploiement en lui-même ne sera pas très compliqué. Il s'agira juste d'un système spécifique qui sera relié au reste." Microsoft a déjà commencé à préparer le terrain avec l'annonce l'année dernière d'un simulateur quantique intégré à Visual Studio, pour permettre aux développeurs de mieux cerner comme ils pourront utiliser ou pas une telle machine.

 

Par ailleurs, un service d'optimisation logicielle inspirée du principe de tunnel quantique arrivera dans Azure dès l'année prochaine. Il permettra, même avec un ordinateur classique, de résoudre certains problèmes de façon beaucoup plus efficace. Microsoft a par exemple aidé un constructeur automobile à calculer les flux de trafic dans Beijing de cette manière, soit 4000 fois plus vite qu'avec une approche classique.

 

Quel impact aura cet ordinateur quantique, s'il voit vraiment le jour ? "Cela va tout changer, répond Todd Holmdahl. Il y a huit ans, mes fils étaient au lycée, et je leur ai dit de s'orienter vers l'intelligence artificielle. Je l'avais senti venir. Si je devais donner un conseil de carrière aujourd'hui, ce serait d'aller dans l'informatique quantique. Et je pense que ceux qui sont déjà familiers avec le machine learning auront moins de mal à s'y mettre que les autres, car ces deux disciplines reposent sur l'algèbre linéaire."

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