Quantique : après Azure et GCP, AWS a aussi son projet
Les trois hyperscalers ont présenté ces dernières semaines des prototypes de circuits quantiques. Pas vraiment faits pour calculer, ils servent surtout à tester des dispositifs de correction des erreurs.
Désormais, les trois hyperscalers Amazon AWS, Microsoft Azure et Google GCP ont leur prototype de puce quantique. Cette semaine, AWS a à son tour présenté un prototype de quelques qubits censé démontrer l’efficacité d’une innovation contre le bruit parasite qui fausse actuellement les calculs de tous les ordinateurs quantiques.
Ce bruit parasite – des photons issus de l’environnement naturel interfèrent avec les photons qui portent les instructions – oblige d’ordinaire les opérateurs à relancer plusieurs fois un calcul, parfois des milliers de fois, pour connaître le résultat le plus probable d’un algorithme. Les géants du cloud considèrent que les tentatives supplémentaires sont une forme de correction d’erreur.
Ils mettent donc en œuvre sur des prototypes de puces quantiques des dispositifs de correction d’erreur inspirés de ceux que l’on trouve déjà depuis des décennies sur les barrettes de RAM. Appliquer des techniques de l’électronique au quantique n’avait jusqu’ici pas retenu l’attention des chercheurs, dont ceux d’IBM, qui planchent sur l’informatique quantique depuis des années.
Des qubits pour calculer et des qubits pour corriger
Dans le prototype Ocelot qu’AWS vient de présenter, la correction d’erreur repose sur cinq qubits classiques qui réagissent aux photons envoyés par le système de programmation, associés à quatre qubits dont l’état change selon la phase (0 ou 1) dans laquelle les premiers qubits se sont gelés. Cet ensemble ne sert à calculer la valeur que d’un seul qubit.
Dans le principe, un signal (une micro-onde) est envoyé vers les cinq qubits. Ils devraient idéalement tous se geler en même temps dans le même état, mais l’on sait que ce sera rarement le cas. La valeur de ces qubits est récupérée d’une part par cinq « buffers » (des bits classiques) qui permettent de comparer les valeurs. Cela permet de savoir s’il y a du bruit.
D’autre part, les quatre qubits de contrôle interagissent chacun avec deux qubits contigus de données, ce qui permet de générer un croisement des données. A priori, la position et les valeurs des qubits de contrôle permettent de déterminer lequel des qubits de données a été perturbé par du bruit. On sait donc plus rapidement quel résultat il ne faut pas retenir.
Le bruit pouvant affecter plusieurs qubits de données, la puce d’AWS ne permet pas de faire l’impasse sur les tentatives successives. Le fournisseur prétend, sans en avoir la preuve, que son dispositif pourrait réduire de 90% les efforts de correction d’erreur. L’inconnue est à ce stade de savoir dans quelle mesure le dispositif d’AWS restera efficace quand il s’agira de calculer la valeur d’un peu plus qu’un seul bit.
Microsoft et Google aussi
Si l’invention d’AWS repose surtout sur un assemblage de qubits qui prennent la forme de quatre pyramides accolées, Microsoft avait plus tôt, ce mois-ci, présenté une innovation qui prend la forme de la lettre H. Comme chez AWS, il s’agit d’agencer plusieurs qubits – quatre ici – pour calculer la valeur d’un seul bit. Le circuit de Microsoft s’appelle Majorana-1.
Ici, les trois nanofils qui relient les quatre particules (aux extrémités du H) sont censés apporter une dimension topologique au calcul. En substance, il s’agit d’envoyer le signal sur une particule, qui influence l’état des trois autres et de vérifier le résultat par réflexion micro-ondes sur l’une des quatre autres particules.
En décembre, c’est Google qui avait ouvert la voie d’une disposition topologique des qubits avec son circuit Willow, cette fois-ci sous la forme d’une grille de qubits. Comme chez AWS et Microsoft, il s’agit de se servir de la proximité des qubits pour valider leurs valeurs. L’intérêt de Willow est que la détection du bruit est d’autant plus efficace que l’on augmente le nombre de qubits physiques.
