Quoi de neuf dans l'informatique quantique?

Ce que vous apprendrez:

Les ordinateurs quantiques offrent des avantages compétitifs alléchants pour les entreprises qui maîtrisent leur utilisation.Les gouvernements, les institutions universitaires et les entreprises privées investissent dans un avenir quantique.

Pour rappel, les ordinateurs quantiques fonctionnent avec des qubits - des bits Quantum - similaires aux transistors ou aux bits classiques.Ces qubits sont exploités par des portes quantiques, tout comme les portes logiques dans les ordinateurs classiques.Le nombre de qubits dans un ordinateur quantique est une bonne première approximation de la puissance de l'ordinateur.La fidélité ou le taux d'erreur des portes est également un paramètre important.

Plusieurs fournisseurs travaillent de différentes manières - souvent appelés modalités - de créer un grand nombre de qubits stables.Certaines de ces modalités de qubit comprennent le trap ion (ionq), la supracondulation (IBM), la photonique (psiquantum et le xanadu), les atomes froids (ColdQuanta et l'atome informatique) et topologique (Microsoft).Parmi les annonces récentes figurent IBM atteignant 127 Qubits, Microsoft atteignant une étape importante dans les qubits topologiques, et les rapports IonQ ont augmenté la fidélité de ses qubits.

Bien que ce ne soient que des waypoints provisoires, ils nous rapprochent de la possibilité de fournir une véritable valeur commerciale à partir d'ordinateurs quantiques. Though many advances are still needed in the hardware, some are predicting that just 420 qubits would be enough to outperform supercomputers capable of 10¹⁸ floating-point operations per second.

Une autre implication importante est qu'un gouffre commence à se former entre les ordinateurs quantiques et les ordinateurs classiques.D'une manière générale, tout logiciel qui peut être écrit pour un ordinateur quantique de 50 qubit peut être simulé sur un ordinateur classique.Mais à mesure que nous atteignons 100, 200 qubits et au-delà, une telle simulation n'est plus possible.

Nous entrons dans un territoire Uncharted en ce qui concerne ce qui peut être fait avec les ordinateurs quantiques, ainsi que avec des problèmes pratiques tels que la façon de déboguer un programme que vous ne pouvez pas simuler, comment tester ces algorithmes correctement avec le nombre de qubits,et plus.

Pourquoi les ordinateurs quantiques sont-ils considérés comme une technologie stratégique?

Les perspectives de développement de nouveaux composés et de meilleures batteries électriques, d'optimisation de la chaîne d'approvisionnement pour obtenir des réductions de coûts substantielles, d'obtenir une analyse des risques plus précise ou de glaner de nouvelles idées à partir de l'apprentissage automatique quantique sont passionnants pour les chefs d'entreprise et les CTO.

Il en va de même non seulement pour les entreprises, mais aussi pour les pays.De nombreux gouvernements considèrent l'informatique quantique comme une technologie stratégique et permettant des programmes quantiques nationaux.Depuis le début de cette année, les gouvernements du monde.

Adm.Michael Rogers (USN, ret.), l'ancien directeur de la National Security Agency, a déclaré que «de nombreuses nations du monde, en particulier les plus industrialisées ou les plus développées, ont identifié Quantum comme une technologie qui, autrefois, a à la fois un impact économique et national important et à la sécurité nationale etqu'il y aura un avantage à gagner en ayant ces ensembles de capacités.En particulier si vous êtes en mesure de le faire plus tôt que certaines de vos concurrents, que cette concurrence soit d'un point de vue économique, du point de vue de la sécurité nationale ou du point de vue de l'espionnage."

Réalisant le potentiel de quantum, plusieurs entreprises adoptent une stratégie d'exploration de quantum en tant que police d'assurance.Tout comme dans une police d'assurance régulière, on paie un petit montant par rapport au coût potentiel d'un événement indésirable.

Ainsi, les entreprises explorent la preuve des concepts et forment leur peuple.Ils croient que des investissements aussi modestes peuvent les aider à éviter les situations où ils sont désespérément derrière les concurrents, où ils ont du mal à trouver des personnes qualifiées, ou où ils sont terribles désavantagés.

Pouvez-vous vraiment casser le cryptage RSA avec un ordinateur quantique?Ces ordinateurs ont-ils d'autres utilisations liées à la cybersécurité?

Oui, les ordinateurs quantiques ont le potentiel de briser le cryptage RSA qui sécurise la plupart des transactions financières dans le monde.Le cryptage RSA utilise deux grands nombres premiers, connu uniquement de l'expéditeur et du destinataire.Le produit de ces deux chiffres est rendu public, mais les concepteurs de RSA étaient convaincus qu'aucune machine ne serait capable de l'affecter sans passer plusieurs milliards d'années.

Mais les ordinateurs quantiques ont des propriétés uniques, appelées superposition, enchevêtrement et interférence.Les développeurs d'algorithmes utilisent ces propriétés pour créer des algorithmes qui surpassent considérablement leurs homologues classiques.Un tel algorithme, appelé algorithme de Shor, est une méthode pour trouver des facteurs premiers d'un nombre beaucoup plus efficacement qu'un ordinateur classique, et ainsi casser le code RSA.

Nous nous attendons à ce que des ordinateurs quantiques suffisamment importants ne nécessitent que quelques minutes pour briser la RSA, alors qu'un ordinateur classique pourrait prendre des milliards d'années.Cependant, ces ordinateurs sont encore des années, donnant aux entreprises un peu de temps pour se préparer à ce changement.

Indeed, companies have been working on communication methods called “quantum-resistant," meaning that they could not be broken by quantum computers.Par exemple,J.P.Morgan Chase, Toshiba et Ciena ont réussi une preuve de concept pour la distribution clé quantique, qui est une défense mathématiquement prouvée contre une attaque de cybersécurité informatique quantique.Il est important de respecter la puissance de l'informatique quantique, mais ne perdez pas le sommeil sur l'algorithme de Shor brisant nos systèmes financiers du jour au lendemain.

Combien de temps avant que l'on puisse posséder un ordinateur quantique?

La plupart des ordinateurs quantiques aujourd'hui sont hébergés dans le cloud.Et, comme le taux de changement matériel est si grand, il est logique de le garder ainsi.Bien que de nouvelles avancées permettent aux ordinateurs quantiques plus petits de fonctionner à température ambiante, nous sommes assez loin du moment des ordinateurs quantiques personnels.

Les ordinateurs quantiques basés sur le cloud facilitent l'expérimentation de la technologie quantique sans dépenser de grandes sommes d'argent pour les acheter.En effet, de nombreuses entreprises considèrent maintenant quantum comme une dépense d'exploitation, par opposition à une dépense en capital.

L'hébergement sur le cloud facilite l'exécution de ce que l'on appelle des algorithmes hybrides.Ils utilisent à la fois des méthodes de composition quantique et classique pour combiner les avantages de chaque technologie

Combien de temps les ordinateurs quantiques offriraient-ils une véritable valeur commerciale et dans quels domaines sont-ils attendus?

Bien que l'impact véritablement révolutionnaire de l'informatique quantique soit prévu au cours de la décennie, un large éventail d'industries explore de nombreux cas d'utilisation.Certaines entreprises font les premières étapes des implémentations.

Un secteur qui adopte l'informatique quantique est l'arène financière.J.P. Morgan Chase & Co., par exemple, l'intégration de son cadre à la technologie quantique pour l'optimisation du portefeuille et les options financières de la tarification.Les données NTT ont exploré l'analyse des risques de crédit.Goldman Sachs a une grande équipe d'experts quantiques.Certaines organisations, telles que le géant de l'assurance AXA, ont compris la promesse de quantum et prennent la vue à long terme - une preuve performante des concepts, renforcer le soutien à l'intérieur de l'organisation et éduquer plusieurs unités bustines.

Dans l'industrie automobile, des entreprises comme Volkswagen acquièrent des compétences quantiques internes.Il l'a fait après une preuve de concepts réussie a montré que l'utilisation d'optimisation logistique et d'apprentissage automatique quantique peut minimiser les coûts de production et prédire les modèles de trafic pour les véhicules autonomes.Volkswagen a également utilisé l'informatique quantique pour une optimisation réussie de sa planification d'atelier de peinture.BMW a récemment terminé un défi quantique axé sur plusieurs domaines, notamment le placement des capteurs, la gestion de la configuration, et plus encore.

La puissance de l'informatique quantique peut également être observée lors de la simulation d'interactions entre les molécules.Ce type de recherche peut aider les scientifiques à mieux comprendre la nature de ce monde, en découvrant de nouvelles molécules pour des batteries EV plus efficaces et plus puissantes ou pour une utilisation pharmaceutique, réduisant le temps passé dans les premières phases des essais à la recherche de substances possibles.De plus, les sociétés d'énergie et de logistique ont trouvé que Quantum était un moyen intrigant d'optimiser la chaîne d'approvisionnement.

Le moment où les ordinateurs quantiques surpassent leurs homologues classiques ne comptent pas strictement sur le nombre de qubit.Nous avons également besoin que ces systèmes soient évolutifs et durables.

Les ordinateurs quantiques d'aujourd'hui sont bruyants, ce qui signifie que la fidélité de leur calcul peut facilement être affectée par de légères imperfections ou de petits changements environnementaux.En conséquence, de nombreuses expériences informatiques quantiques utilisent des algorithmes quantiques hybrides / classiques.Il y a beaucoup à gagner à utiliser des ordinateurs quantiques pour une petite partie des calculs et de laisser les ordinateurs classiques gérer le reste.

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On s'attend à une attente généralisée que chaque mois, les entreprises quantiques améliorent leurs ordinateurs quantiques: plus de qubits, moins de bruit, une plus grande fidélité.Bien que le temps vers un véritable utilitaire quantum soit encore inconnu, c'est surtout une question de quand, pas si.

Bien que l'ordinateur quantique pour les gens de tous les jours soit toujours un rêve de l'avenir, certains investissements sont déjà payants.

Quels sont les principaux défis dans la création et le travail avec les ordinateurs quantiques NEX-Gen?

Le défi le plus évident pour arriver au point de l'informatique quantique produisant des changements massifs et réels est l'évolutivité du matériel.Une utilisation réelle et puissante ne peut être réalisée qu'avec des systèmes plus grands et plus complexes.Et il y a beaucoup à faire pour développer ces systèmes tout en réduisant les erreurs et le bruit.

Les physiciens quantiques travaillent dur en génie de nouvelles solutions à mesure que de plus en plus de problèmes surviennent.Ils créent des qubits plus stables, des portes quantiques plus précises et des systèmes physiques plus compacts et évolutifs.

Il n'est pas facile de construire des systèmes plus grands - plus de qubits signifie plus de particules pour tendance à.Chaque ajout au système peut affecter les capacités des Qubits à interagir entre eux ou peut introduire toutes sortes d'erreurs.

Il y a aussi le besoin de systèmes cryogéniques plus grands et plus efficaces pour ces fournisseurs de matériel traitant des températures à proximité de zéro.Plus de qubits signifie plus de fils et d'équipements qui doivent être stockés dans ces chambres froides, qui ne sont pas faciles ou bon marché à faire.

Et à mesure que ces systèmes s'allongent, le processus de création du logiciel pour les plus grands ordinateurs devient plus difficile.Aujourd'hui, la plupart des logiciels sont conçus en spécifiant explicitement les connexions des qubits aux portes quantiques, ou en pavançant ensemble des blocs de code pré-écrits.À mesure que les systèmes deviennent plus grands, ce processus manuel devient difficile et se transformera bientôt en être presque impossible.

Si nous pensons aux analogies d'autres disciplines, cette progression n'est pas surprenante.Il n'est pas difficile d'écrire quelques lignes de code dans le langage de l'assemblage, mais vous ne voudriez pas écrire une simulation mathématique de cette façon.Il est relativement facile de connecter quelques-uns numériques et, ou, ni de portes, mais ce n'est pas ainsi que les entreprises conçoivent des processeurs haut de gamme.Le processus d'écriture de logiciels devra évoluer.

Quels concepts de conception électronique pourraient être applicables à l'informatique quantique?

Lors de l'apprentissage des circuits électroniques numériques, la conception pratique basée sur une porte est cruciale pour développer une compréhension de base des concepts numériques.Cependant, une fois les bases apprises, très peu de gens conçoivent de grands systèmes significatifs en connectant les portes logiques discrètes.

Au lieu de cela, les solutions réelles sont implémentées en spécifiant des modèles fonctionnels de haut niveau, tandis que les solutions de conception assistées par ordinateur (telles que celles de Cadence ou Synopsys) gèrent le levage lourd de la synthèse d'un tel système à partir de la conception fonctionnelle.Un ordinateur peut faire un bien meilleur travail pour trouver des implémentations appropriées au modèle fonctionnel, minimiser le nombre de portes ou remplir d'autres contraintes de conception qui sont importantes pour le concepteur humain.

Des sociétés comme Classiq commencent à appliquer cette méthode à l'informatique quantique, synthétisant des circuits quantiques sophistiqués de niveau de porte à partir de modèles fonctionnels de haut niveau.Ils appliquent des méthodes similaires pour transformer les modèles en circuits tout en rencontrant un ensemble de contraintes (comme le nombre de qubits ou de type de portes utilisés) et d'optimiser le circuit sur la plate-forme matérielle de choix.

Sans le bon logiciel, les ordinateurs quantiques peuvent être inutiles, il est donc bon de voir que la capacité d'écrire des logiciels sophistiqués progresse aux côtés des améliorations matérielles.

L'informatique quantique est une technologie qui change la donne pour ceux qui l'exploitent.N'attendez pas pour commencer.