Informatique
Mise à l'échelle des ordinateurs quantiques grâce aux qubits à un seul atome
Securities.io applique des normes éditoriales rigoureuses et peut percevoir une rémunération pour les liens vérifiés. Nous ne sommes pas un conseiller en investissement agréé et ceci ne constitue pas un conseil en investissement. Veuillez consulter notre divulgation de l'affiliation.
Qubits à atome unique : une nouvelle ère pour l'informatique quantique
Les ordinateurs quantiques sont des machines extraordinairement complexes, exploitant les variations infimes du comportement des atomes individuels pour effectuer des calculs. De ce fait, ils exploitent et révèlent de nouvelles perspectives sur la nature même de l'univers, à l'échelle atomique et particulaire.
De telles connaissances seront probablement nécessaires pour construire des ordinateurs quantiques à grande échelle, car plus le système est complexe, plus il est difficile de le construire suffisamment grand pour des utilisations pratiques.
Des chercheurs de l'Université de Sydney, en Australie, ont récemment réussi à encoder plusieurs données de calcul quantique dans un seul atome, révolutionnant potentiellement la taille physique des qubits de calcul quantique (l'équivalent quantique des bits des ordinateurs « normaux »).
Ils ont publié leurs résultats dans la prestigieuse revue scientifique Nature Physics1, sous le titre "Ensemble de portes quantiques universelles pour les qubits logiques de Gottesman-Kitaev-Preskill ».
Rendre Qubit fiable
Actuellement, les qubits sont produits soit par une méthode appelée « ion piégé », soit en utilisant des matériaux supraconducteurs ultra-froids.
Source: Forbes
Les deux méthodes ont leurs limites :
- Les ions piégés ne contiennent qu’une poignée de qubits, mais sont plus fiables et produisent moins d’erreurs.
- Les matériaux supraconducteurs ont plus de qubits et devraient être plus faciles à mettre à l’échelle, mais sont plus sujets aux erreurs.
Dans les deux cas, le taux d’erreur affecte le rapport qubits physiques/logiques, ou la quantité de qubits physiques nécessaires pour créer un qubit fonctionnel d’un point de vue informatique.
À mesure que le nombre de qubits utiles (ou logiques) augmente, le nombre de qubits physiques requis augmente encore davantage. À mesure que ce nombre augmente, le nombre de qubits nécessaires à la création d'une machine quantique utile devient un véritable cauchemar technique.
Ainsi, rendre les ordinateurs quantiques plus résistants aux erreurs est peut-être la tâche la plus importante des chercheurs dans ce domaine à l’heure actuelle, car cela lèverait le principal obstacle à la construction d’ordinateurs quantiques utiles à grande échelle.
Glissez pour faire défiler →
| Type de qubit | Évolutivité | Taux d'erreur | Température |
|---|---|---|---|
| Ion piégé | Faible (peu de qubits) | Low | Température ambiante |
| Supraconducteur | Haute | Haute | Près du zéro absolu |
| Atome unique (Sydney) | Potentiellement élevé | Corrigible avec GKP | Température ambiante |
Réduire les qubits
Les chercheurs australiens ont utilisé un système informatique quantique à ions piégés (avec un atome chargé d'ytterbium) et une forme de codage des données appelée code Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP).
GKP est un type de code censé aider à corriger les erreurs des ordinateurs quantiques. Mais sa création concrète s'est avérée jusqu'à présent difficile.
La clé est de créer une « porte logique », un commutateur d’information qui permet aux ordinateurs – quantiques et classiques – d’être programmables.
À l’aide d’un logiciel de contrôle quantique développé par Q-CTRL, une start-up issue du Quantum Control Laboratory, les chercheurs ont codé les données dans un seul atome, en 3D.
Essentiellement, deux ensembles de données sont stockés sous forme de vibration d’un seul atome, l’un étant la vibration de « gauche à droite » et l’autre la vibration de « haut en bas ».
« En fait, nous stockons deux qubits logiques corrigibles par erreur dans un seul ion piégé et démontrons l’intrication entre eux.
Vassili Matsos – Doctorant à l'École de physique et à Sydney Nano
Construction d'une porte logique à un seul atome
Pour réaliser cet exploit de physique quantique, ils ont utilisé un réseau complexe de lasers à température ambiante pour maintenir l'atome unique dans le piège, permettant ainsi de contrôler ses vibrations naturelles et de les utiliser pour produire les codes GKP complexes.
Source: Physique de la nature
La partie « température ambiante » est très importante, car elle rend son exécution intrinsèquement plus facile et moins coûteuse que celle des ordinateurs quantiques supraconducteurs nécessitant une température proche du zéro absolu et de l’hélium liquide.
« Nos expériences ont montré la première réalisation d’un ensemble de portes logiques universelles pour les qubits GKP.
Nous avons fait cela en contrôlant précisément les vibrations naturelles, ou oscillations harmoniques, d'un ion piégé de telle manière que nous pouvons manipuler des qubits GKP individuels ou les enchevêtrer en tant que paire.
Vers des ordinateurs quantiques évolutifs
C'est la combinaison de contrôles de température ambiante, d'une porte logique à un seul atome et d'un code de réduction d'erreur qui rend cette découverte si importante.
Ensemble, cela ouvre la voie à un nouveau type d’ordinateur quantique à ions piégés qui pourrait être beaucoup plus simple à construire et beaucoup plus facile à mettre à l’échelle.
« Nos expériences ont franchi une étape clé, démontrant que ces contrôles quantiques de haute qualité fournissent un outil clé pour manipuler plus d’un seul qubit logique.
En démontrant des portes quantiques universelles à l'aide de ces qubits, nous disposons d'une base pour travailler vers un traitement de l'information quantique à grande échelle d'une manière très efficace en termes de matériel.
Parallèlement, plusieurs découvertes récentes ont démontré le potentiel de l'interfaçage d'ordinateurs quantiques. Si chacun d'eux gagne en puissance et que les réseaux quantiques se rapprochent de la réalité, cela pourrait contribuer à une explosion de la capacité de qubits utilisables.
Les ordinateurs quantiques ouvrent la voie à de nouvelles sciences physiques
Les ordinateurs quantiques à grande échelle vont probablement révolutionner la cryptographie et la recherche scientifique, grâce à leur capacité massive à résoudre des problèmes complexes trop difficiles à calculer avec des ordinateurs binaires.
Mais cela pourrait aussi ouvrir indirectement une toute nouvelle voie pour les physiciens d’étudier le domaine quantique.
C'est ce qui ressort des analyses effectuées sur les ordinateurs quantiques de Google par des chercheurs de l'Université de Princeton, de l'Université Cornell, de l'Université Purdue, de l'Université de Nottingham (Royaume-Uni), de l'Université technique de Munich (Allemagne) et de Google Research, selon une nouvelle publication dans Nature.2, intitulé "Visualisation de la dynamique des charges et des cordes dans les théories de jauge sur réseau (2 + 1)D ».
Théorie de la jauge de mesure
L'ordinateur quantique de Google permet aux chercheurs d'expérimenter et de tester ce qu'on appelle la « théorie de jauge en treillis » (LGT), un type de théorie quantique des champs postulant l'existence de champs de jauge (champs qui transmettent des forces, comme le champ électromagnétique) et de bosons de jauge (les particules élémentaires qui transportent ces forces).
Source: Nature
L’équipe a montré comment les particules et les « cordes » invisibles qui les relient se comportent, fluctuent et même se brisent.
Source: Nature
Les chercheurs ont confirmé dans cette étude que ces « cordes » pouvaient être mesurées et observées dans des ordinateurs quantiques.
« En exploitant la puissance du processeur quantique, nous avons étudié la dynamique d'un type spécifique de théorie de jauge et observé comment les particules et les « cordes » invisibles qui les relient évoluent au fil du temps. »
En créant des situations très contrôlées dans lesquelles observer les effets quantiques, sans nécessiter les niveaux d’énergie très élevés des accélérateurs de particules, il devient clair que les ordinateurs quantiques pourraient devenir des outils clés de la recherche en physique fondamentale.
« Nos travaux montrent comment les ordinateurs quantiques peuvent nous aider à explorer les règles fondamentales qui régissent notre univers.
En simulant ces interactions en laboratoire, nous pouvons tester les théories de nouvelles manières.
L'avenir des ordinateurs quantiques évolutifs
Le potentiel des ordinateurs quantiques reste encore à comprendre pleinement, car ils sont constamment réinventés à partir de leurs principes fondamentaux, un peu comme les premiers ordinateurs sont passés des cartes perforées aux tubes à vide, puis aux transistors au silicium. Sauf que le rythme du changement est beaucoup plus rapide.
Cela implique que très bientôt, nous pourrions assister à des progrès majeurs dans la fabrication d’ordinateurs quantiques plus grands et plus puissants, qui pourraient également être mis en réseau pour des capacités encore plus grandes.
Cela pourrait ouvrir la voie non seulement à des capacités de calcul bien supérieures, mais aussi à une compréhension entièrement nouvelle de la matière et de la physique quantique, avec, par exemple, un état de la matière entièrement nouveau comme l'« état topologique » récemment démontré par les équipes de calcul quantique de Microsoft (puce Majorana-1).
Investir dans l'informatique quantique
Honeywell / Quantinuum
(HON )
Bien que l'ordinateur quantique de Google puisse révéler de nouvelles perspectives sur la théorie de la physique quantique, la découverte d'un qubit potentiel à 1 atome utilisant la technologie des ions piégés semble rendre cette méthode beaucoup plus proche de la viabilité commerciale que les ordinateurs quantiques supraconducteurs.
Quantinuum est le résultat de la fusion de Honeywell Quantum Solutions et de Cambridge Quantum.
Honeywell reste l'actionnaire majoritaire de la société (probablement 52 % des parts) après une levée de fonds la valorisant à 5 milliards de dollarsLe fondateur, Ilyas Khan, détiendrait environ 20 % du capital de l'entreprise. Parmi les autres actionnaires figurent JSR Corporation, Mitsui, Amgen, IBM et JP Morgan.
Une éventuelle introduction en bourse de Quantinuum à l'avenir, potentiellement dans le cadre d'une restructuration d'entreprise plus vaste, est estimé à une valeur allant jusqu'à 20 milliards de dollars et pourrait se produire entre 2026 et 2027.
L'informatique quantique n'est pas la partie centrale de l'activité d'Honeywell, mais plutôt centrée sur les produits de l'aérospatiale, de l'automatisation et des produits chimiques et matériaux spécialisés.
Chacun de ces domaines pourrait cependant bénéficier de l’informatique quantique, en particulier chimie computationnelle et la cybersécurité quantique, donnant potentiellement à Honeywell un avantage sur ses concurrents.
Le modèle principal de la société pour l'instant est le H2, une puce à ions piégés de 56 qubits, avec une fidélité de porte à deux qubits de 99.895 %.
L'entreprise a cherché à obtenir un calcul de haute qualité avec très peu d'erreurs, plutôt qu'à ajouter autant de qubits que possible, créant ainsi ce qu'on appelle un « calcul quantique tolérant aux pannes ».
Cette approche est baptisée par la société « Meilleurs qubits, meilleurs résultats », avec une quantité similaire de qubits obtenant des résultats 100 à 1,000 XNUMX fois plus fiables.
Source: quantique
Cela pourrait faire une différence notable dans la cryptographie résistante aux quanta, dont le besoin est urgent, avec la société de défense Thales (HO.PA -0.96%) collabore déjà avec Quantinuum ainsi que les banques internationales HSBC et JP Morgan.
Quantinuum propose également sa propre chimie computationnelle quantique DansQuanto, utilisable pour les applications pharmaceutiques, scientifiques des matériaux, chimiques, énergétiques et aérospatiales.
Comme beaucoup d’autres sociétés d’informatique quantique, Quantinuum propose Helios, un « hardware-as-a-service », permettant aux utilisateurs de bénéficier de l’informatique quantique sans avoir à gérer eux-mêmes la complexité du fonctionnement du système.
Quantinuum a signé en novembre 2024 un partenariat avec l'allemand InfineonInfineon, premier fabricant européen de semi-conducteurs, apportera sa technologie intégrée de photonique et d'électronique de contrôle pour contribuer à la création de la prochaine génération d'ordinateurs quantiques à ions piégés.
Alors que la photonique intégrée se rapproche de la pratique, l'importance de ce partenariat pour l'avenir de Quantinuum est désormais évidente. Il semble que la prochaine étape pour l'entreprise soit le lancement de la première puce photonique-quantique au monde axée sur l'IA.
Dans les mois à venir, Quantinuum partagera les résultats des collaborations en cours, mettant en valeur le potentiel révolutionnaire des avancées quantiques dans l'IA générative.
La capacité innovante Gen QAI améliorera et accélérera l'utilisation des structures organiques métalliques pour l'administration de médicaments, ouvrant la voie à des options de traitement plus efficaces et personnalisées, dont les détails seront dévoilés lors du lancement d'Helios.
Quantinuum annonce une percée dans l'IA quantique générative avec un potentiel commercial énorme
Des cas d'utilisation plus fréquents pourraient fortement augmenter la valeur future de l'entreprise et, par conséquent, la pile d'Honeywell et le profit potentiel que les investisseurs pourraient en tirer.
(Vous pouvez en savoir plus sur le reste des activités industrielles d'Honeywell dans l'automatisation, l'aérospatiale et les matériaux avancés dans le rapport consacré à l'entreprise).
Actualités et développements récents concernant l'action Honeywell (HON)
Études référencées
1. Matsos, VG, Valahu, CH, Millican, MJ et al. Ensemble de portes quantiques universelles pour les qubits logiques de Gottesman–Kitaev–Preskill. Nature. Physique. (2025). https://doi.org/10.1038/s41567-025-03002-8
2. Cochran, TA, Jobst, B., Rosenberg, E. et al. Visualisation de la dynamique des charges et des cordes dans les théories de jauge sur réseau (2 + 1)D. Nature 642, 315 – 320 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08999-9
