Un guide pour une personne ordinaire sur l’informatique quantique hybride
Stephen Hawking une fois suggéré L’affirmation d’Albert Einstein selon laquelle Dieu ne joue pas aux dés avec l’univers était fausse. Selon Hawkings, la découverte de la physique des trous noirs a confirmé que non seulement Dieu jouait aux dés, mais qu’il nous confond parfois en les jetant là où ils ne peuvent pas être vus.
Sommes-nous ici par hasard ou à dessein ?
Une approche plus pragmatique de la question, compte tenu du sujet, serait de supposer que toutes les réponses sont correctes. En fait, c’est la base de la physique quantique.
Salutations humanoïdes
Abonnez-vous maintenant pour un récapitulatif hebdomadaire de nos histoires préférées sur l’IA
Voici l’explication la plus simple que vous ayez jamais lue sur le fonctionnement de tout cela : imaginez que vous lancez une pièce de monnaie et que vous repartez en sachant qu’elle a atterri sur pile ou face.
Si nous regardons l’univers entier et commençons à zoomer jusqu’aux particules les plus minuscules, vous verrez exactement le même effet dans leurs interactions. Ils vont soit faire une chose ou une autre. Et, jusqu’à ce que vous les observiez, ce potentiel demeure.
Avec tout ce potentiel là-bas dans l’univers qui ne demande qu’à être observé, ils ont pu construire des ordinateurs quantiques.
Cependant, comme toutes les choses quantiques, il y a une dualité impliquée dans l’exploitation des dés de Dieu pour nos propres besoins humains. Pour chaque exploit époustouflant de l’ingénierie quantique que nous proposons, attendez de lire à propos de pincettes laser et cristaux de temps nous avons besoin d’une technologie ancrée pour le contrôler.
En réalité, il n’existe pas d’ordinateur purement quantique et il n’y en aura probablement jamais. Ce sont tous des systèmes hybrides quantiques-classiques d’une manière ou d’une autre.
L’informatique quantique
Commençons par expliquer pourquoi nous avons besoin d’ordinateurs quantiques. Ordinateurs classiques (ou binaires, comme on les appelle souvent) du genre que vous lisez ceci sur des objectifs complets en résolvant des tâches.
Nous programmons les ordinateurs pour qu’ils fassent ce que nous voulons en leur donnant une série de commandes. Si j’appuie sur la touche A de mon clavier, l’ordinateur affiche la lettre A sur mon écran.
Quelque part à l’intérieur de la machine, il y a un code lui indiquant comment interpréter la pression sur la touche et comment afficher les résultats.
Il a fallu environ 200 000 ans à notre espèce pour en arriver là.
Au cours du siècle dernier, nous avons compris que la physique newtonienne ne s’applique pas aux choses à très petite échelle, telles que les particules, ou aux objets à des échelles particulièrement massives telles que les trous noirs.
La leçon la plus utile que nous ayons apprise dans notre étude relativement récente de la physique quantique est que les particules peuvent s’emmêler.
Les ordinateurs quantiques nous permettent d’exploiter la puissance de l’intrication. Au lieu d’attendre l’exécution d’une commande, comme le font les ordinateurs binaires, les ordinateurs quantiques peuvent tirer toutes leurs conclusions en même temps. Essentiellement, ils sont capables de trouver (presque) toutes les réponses possibles en même temps.
Le principal avantage à cela est temps. Une tâche de simulation ou d’optimisation qui pourrait prendre un mois à traiter par un supercalculateur pourrait être réalisée en quelques secondes sur un ordinateur quantique.
Le plus couramment cité exemple de ceci est la découverte de médicaments. Afin de créer de nouveaux médicaments, les scientifiques doivent étudier leurs interactions chimiques. C’est un peu comme chercher une aiguille dans un champ sans fin de meules de foin.
Il existe une infinité de combinaisons chimiques possibles dans l’univers, trier leurs réactions chimiques combinées individuelles est une tâche qu’aucun supercalculateur ne peut accomplir en un temps utile.
L’informatique quantique promet d’accélérer ce genre de tâches et de banaliser des calculs auparavant impossibles.
Mais il faut plus qu’un matériel coûteux et de pointe pour produire ces sorties ultra-rapides.
L’informatique quantique hybride est entrée dans le chat
Les systèmes informatiques quantiques hybrides intègrent des plates-formes informatiques classiques et des logiciels avec des algorithmes et des simulations quantiques.
Et, parce qu’ils sont ridiculement chers et surtout expérimentaux, ils sont presque exclusivement accessibles via la connectivité cloud.
En fait, il y a toute une suite de technologies quantiques mis à part les ordinateurs quantiques hybrides, bien qu’ils soient la technologie qui attire le plus l’attention.
Dans une récente interview avec Neural, le PDG de SandboxAQ (une société sœur de Google sous l’égide d’Alphabet), Jack Hidary, a déploré :
Pour une raison quelconque, les médias grand public semblent se concentrer uniquement sur l’informatique quantique.
Il existe également la détection quantique, les communications quantiques, l’imagerie quantique et les simulations quantiques, bien que certaines d’entre elles se chevauchent également avec l’informatique hybride quantique.
Le fait est que, comme Hidary l’a également dit à Neural, nous étions à un point d’inflexion. La technologie quantique n’est plus une technologie du futur lointain. C’est ici sous de nombreuses formes aujourd’hui.
Mais la portée de cet article est limitée aux technologies hybrides d’informatique quantique. Et, pour cela, se sont concentrés sur deux choses :
- Systèmes de recuit quantique
- Ordinateurs quantiques basés sur des portes
C’est pour ici ou pour aller ?
Il existe deux types de problèmes dans le monde de l’informatique quantique : les problèmes d’optimisation et ceux qui ne sont pas des problèmes d’optimisation.
Pour le premier, vous avez besoin d’un système de recuit quantique. Et, pour tout le reste, vous avez probablement besoin d’un ordinateur quantique basé sur des portes. Ceux-ci en sont encore aux premiers stades de développement.
Mais des entreprises telles que D-Wave construisent des systèmes de recuit quantique depuis des décennies.
Voici comment D-Wave décrit le processus de recuit :
Le système démarre avec un ensemble de qubits, chacun dans un état de superposition de 0 et 1. Ils ne sont pas encore couplés. Lorsqu’ils subissent un recuit quantique, les coupleurs et les biais sont introduits et les qubits s’enchevêtrent. À ce stade, le système est dans un état intriqué de nombreuses réponses possibles. À la fin du recuit, chaque qubit est dans un état classique qui représente l’état d’énergie minimum du problème, ou un état très proche de celui-ci.
Voici comment nous le décrivons ici à Neural : avez-vous déjà vu une de ces choses de sculpture d’art en 3D ?
C’est à peu près ce qu’est le processus de recuit. L’art de la sculpture en épingle est l’ordinateur et votre main est le processus de recuit. Ce qui reste est l’état d’énergie minimum du problème.
Ordinateurs quantiques basés sur des portes, d’autre part main, fonctionner tout à fait différemment. Ils sont incroyablement complexes et il existe un certain nombre de façons différentes de les mettre en œuvre mais, essentiellement, ils exécutent des algorithmes.
Il s’agit notamment du nouveau système expérimental de pointe de Microsoft qui, selon un article de blog récent, est presque prêt pour le prime time :
L’approche de Microsoft a été de rechercher un qubit topologique doté d’une protection intégrée contre le bruit ambiant, ce qui signifie qu’il devrait prendre beaucoup moins de qubits pour effectuer des calculs utiles et corriger les erreurs. Les qubits topologiques devraient également être capables de traiter rapidement les informations, et on peut en installer plus d’un million sur une plaquette plus petite que la puce de sécurité d’une carte de crédit.
Et même les lecteurs scientifiques les plus occasionnels ont probablement entendu parler de l’incroyable percée de Google dans le cristal temporel.
L’année dernière, ici sur NeuralJ’ai écrit:
Les cristaux de temps de Google pourraient être la plus grande réussite scientifique de notre vie.
Un cristal temporel est une nouvelle phase de la matière qui, simplifiée, serait comme avoir un flocon de neige qui oscille constamment entre deux configurations différentes. C’est un treillis à sept pointes à un moment et un treillis à dix pointes le suivant, ou peu importe.
Ce qui est étonnant avec les cristaux de temps, c’est que lorsqu’ils font des allers-retours entre deux configurations différentes, ils ne perdent ni n’utilisent d’énergie.
Heck, même D-Wave, la société qui a mis le recuit quantique sur la carte, a l’intention d’introduire informatique quantique hybride multiplateforme aux masses avec un prochain modèle basé sur la porte qui lui est propre.
Quelle est la prochaine étape pour l’industrie de l’informatique quantique
L’industrie de l’informatique quantique est déjà florissante. En ce qui concerne Neural, le grand public commence tout juste à sentir à quoi ressembleront les années 2030.
Comme Bob Wisnieff, CTO d’IBM Quantum, l’a dit à Neural de retour en 2019 quand IBM a dévoilé son premier système quantique commercial :
Nous arrivons à être au bon endroit au bon moment pour l’informatique quantique, c’est un projet de joie Cette conception représente un moment charnière dans la technologie.
Selon Wisnieff et d’autres qui construisent les systèmes informatiques quantiques hybrides de demain, le délai entre l’expérimentation et la mise en œuvre complète est très court.
Là où le recuit et les systèmes d’optimisation quantiques similaires existent depuis des années, voyaient maintenant la première génération de modèles basés sur des portes de avantage quantique venir au marché.
Vous vous souvenez peut-être d’avoir lu suprématie quantique il y a quelques années. L’avantage quantique est la même chose mais, sémantiquement parlant, c’est un peu plus précis. Les deux termes représentent le point auquel un ordinateur quantique peut exécuter une fonction donnée dans un laps de temps raisonnable qui prendrait trop de temps à un ordinateur classique.
La raison pour laquelle la suprématie est rapidement tombée en disgrâce est que les ordinateurs quantiques s’appuient sur des ordinateurs classiques pour exécuter ces fonctions, il est donc plus logique de dire qu’ils donnent un avantage lorsqu’ils sont utilisés en tandem. C’est la définition même de informatique quantique hybride.
Quant à la suite ? Il est peu probable que vous voyiez bientôt un défilé de téléscripteurs pour l’informatique quantique. Il n’y aura pas d’iPhone d’ordinateurs quantiques, ni d’air du temps culturel entourant le lancement d’un processeur particulier.
Au lieu de cela, comme toutes les grandes choses de la science, au cours des cinq, 10, 100 et 1 000 prochaines années, les scientifiques et les ingénieurs continueront de passer le relais d’une génération à l’autre alors qu’ils se tiennent sur les épaules de géants pour voir dans le futur.
Grâce à leur travail continu, au cours de notre vie, nous étions susceptibles de voir de vastes améliorations des réseaux électriques, une résolution des conflits de planification de masse, des optimisations d’expédition dynamiques, des simulations de chimie quantique parfaites et même les premiers aperçus de technologies d’un futur lointain telles que le warp. moteurs.
Ces avancées technologiques amélioreront notre qualité de vie, prolongeront nos vies et nous aideront à inverser le changement climatique causé par l’homme.
L’informatique quantique hybride est, à notre humble avis ici à Neural, la technologie la plus importante que l’humanité ait jamais tenté de développer. Nous espérons que vous resterez avec nous alors que nous continuons à tracer une piste de couverture à la frontière de ce nouveau et passionnant domaine de l’ingénierie.