Africa-Press – Comores. Les lois de la mécanique quantique laissent penser qu’à l’horizon d’une dizaine d’années si l’on s’y prend bien, des ordinateurs — ou pour le moins, des calculateurs spécialisés dans la résolution de certains problèmes impossibles à résoudre pendant le temps de calcul d’une vie humaine par des super-ordinateurs classiques —, verront le jour en exploitant des phénomènes quantiques. Parmi les start-ups françaises prometteuses pouvant permettre de prendre une place importante dans cette révolution que pourrait constituer le calcul quantique, il y a depuis la fin de l’année dernière SiQuance, à Grenoble. Elle s’appuie sur des travaux menés depuis un certain temps par le CEA et le CNRS. À terme, on estime que cette seconde révolution quantique pourrait créer plus de 500 milliards d’euros de valeur au sein de toute l’industrie (énergie, transport, santé…).
La révolution de la miniaturisation de l’électronique et des ordinateurs s’est faite grâce aux transistors et donc aux puces au silicium qui en portent un nombre de plus en plus grand pour une surface donnée selon la loi de Moore. Ces révolutions ont été catalysées notamment par la fameuse Silicone Valley en Californie où des étudiants et des chercheurs des fameuses universités de Stanford et Berkeley se sont ensuite lancés dans la création de start-ups.
Or, derrière les propriétés des transistors, on trouve les lois de la mécanique quantique, lois dont l’exploration a donné à la France plusieurs prix Nobel de physique dont le dernier n’est autre que celui d’Alain Aspect mais il faudrait citer aussi à ce sujet au moins Louis de Broglie, Claude Cohen-Tanoudji et Serge Haroche.
La France elle-même dispose d’une version de la Silicone Valley et de son environnement à Grenoble. Ainsi, le Laboratoire d’électronique et de technologie de l’information du CEA ou CEA-Leti est l’un des principaux centres de recherche appliquée en microélectronique et nanotechnologies dans le monde. Citons aussi l’Institut Néel qui est un laboratoire de recherche en physique de la matière condensée du CNRS, domaine de recherche où l’on trouve précisément la physique quantique et ses conséquences sur la physique des solides et les technologies qui en dépendent.
On ne sera donc pas surpris du lancement officiel qui s’est fait le 29 novembre 2022, à Grenoble, de la start-up, SiQuance, issue du CEA et du CNRS qui entre dans la course mondiale aux ordinateurs quantiques, comme Google et IBM.
Elle a été fondée par Maud Vinet (CEO, issue du CEA, lauréate ERC), Tristan Meunier (CTO, issu du CNRS, lauréat ERC) et François Perruchot (COO, issu du CEA), experts internationaux des technologies silicium, de l’ingénierie quantique et du marketing stratégique. On peut voir Maud Vinet et Tristan Meunier ainsi qu’écouter leurs explications au sujet de SiQuance dans la vidéo ci-dessous.
De la physique quantique aux ordinateurs quantiques
Futura avait déjà parlé de Maud Vinet et de Tristan Meunier dans le précédent article ci-dessous qui annonçait en 2018 « l’attribution d’un financement à hauteur de 14 millions d’euros sur six ans par le Conseil européen de la recherche (ERC Synergy Grant) au projet QuCube. Mené dans trois instituts de recherche grenoblois (CEA-Leti, Inac et Institut Néel) et impliquant des scientifiques du CEA, du CNRS et de l’UGA, ce projet étudié dans le cadre du programme pluridisciplinaire Quantum Engineering a pour tâche de continuer à explorer le concept de processeur quantique mais avec des qubits portés par des puces en silicium. Ceci, sous la direction des trois responsables de recherche, lauréats de ce financement avec leurs équipes, Silvano De Franceschi (Inac, CEA), Tristan Meunier (Institut Néel, CNRS) et Maud Vinet (CEA-Leti) ».
On y parlait donc des ordinateurs quantiques prophétisés déjà par Richard Feynman au début des années 1980 et du décollage depuis une dizaine d’années de travaux prometteurs, bien qu’initialement regardés avec scepticisme comme l’expliquait Claude Aslangul dans la vidéo d’introduction de cet article, concernant plus généralement le domaine de l’information quantique. Il était déjà question de puces quantiques au silicium, de qubits, du problème de la décohérence et des codes correcteurs d’erreurs. Nous renvoyons donc dans un premier le temps le lecteur à cet article sur ces sujets.
On peut trouver des explications supplémentaires ou complémentaires sur la physique quantique, les ordinateurs quantiques et ce que l’on appelle la seconde révolution quantique, qui semble imminente, dans les deux vidéos ci-dessous du CEA.
Dans le dossier de presse du CEA, se trouve une liste de domaines qui pourraient être révolutionnés d’ici donc une décennie par le calcul quantique et nous la reprenons donc.
circulation : en temps réel et optimisation des trajets ;
logistique : optimisation des procédés de distribution complexes ;
automobile, aéronautique : calculs aérodynamiques de pointe ;
énergie : amélioration de la maintenance des centrales de production d’électricité ;
BTP : optimisation des matériaux et gains de productivité ;
santé, chimie : calculs complexes et accélérés de propriétés chimiques des molécules ;
finance et patrimoine : nouveaux outils pour mieux piloter son portefeuille et prendre les bonnes décisions.
SiQuance, la voie des ordinateurs quantiques avec les puces au silicium
Récapitulons quelques éléments à savoir sur les ordinateurs quantiques pour terminer. On connait quelques algorithmes dits quantiques qui peuvent fournir beaucoup plus rapidement qu’avec des algorithmes classiques sur des super-ordinateurs la solution de certains problèmes en utilisant les phénomènes d’intrication et de superposition quantiques (Si l’on prend l’exemple de l’algorithme de Peter Shor dont parle la première vidéo du CEA, les meilleurs algorithmes actuels pour factoriser un nombre de 600 chiffres ont besoin de millions de millions d’années pour factoriser un tel nombre, alors qu’un ordinateur quantique utilisant cet algorithme y parviendrait en quelques minutes, cassant donc le secret des transactions banquaires).
Il faut pour cela construire des ordinateurs quantiques avec des analogues des portes logiques et des mémoires des ordinateurs classiques opérant sur des qubits quantiques, des analogues des bits d’informations classiques mais qui permettent des sortes de calculs en parallèle. Mais, pour avoir la suprématie quantique sur les ordinateurs classiques, il faut un grand nombre de qubits (des milliers voir des dizaines de milliers dans le cas de l’algorithme de Shor). Le problème est que plus ce nombre augmente plus ces qubits se comportent comme un château de cartes qui devient de plus en plus fragile en grandissant. Plus il y a de qubits, plus ils sont sensibles à des perturbations et les états quantiques de superposition ou d’intrication quantiques peuvent être de plus en plus rapidement détruits avant qu’un ordinateur quantique n’ait eu le temps de faire les calculs demandés.
C’est le phénomène de décohérence.
Lutter contre lui revient à placer un château de cartes dans une pièce sous vide pour éviter un coup de vent, en pratique un processeur quantique sous vide et à basse température, ou/et à utiliser des codes correcteurs comme ceux des ordinateurs classiques et, pour la transmission d’informations par radio, pour lutter contre les erreurs de calculs produites par les perturbations physique extérieurs.
Il existe plusieurs systèmes physiques qui peuvent permettre de faire des calculs quantiques et ils sont caractérisés par deux intervalles de temps. Il y a celui pour effectuer une opération élémentaire et celui de résistance à la décohérence. Le nombre d’opérations que peuvent faire ces systèmes est donc le quotient du temps de décohérence par le temps mis pour effectuer une opération.
Certains systèmes sont très résistants à la décohérence mais cela veut dire aussi qu’il est difficile de manipuler des qubits pour faire des opérations. Enfin, il faut pouvoir fabriquer un grand nombre de qubits et le plus facilement possible si l’on veut un vrai ordinateur quantique performant et que l’on pourrait produire à l’échelle industrielle.
Les travaux menés au CEA et l’institut Néel ont montré que l’on pouvait avoir des qubits intéressants de tous ces points de vue sur des puces de silicium en bénéficiant de l’expérience et des possibilités de production industrielle des puces classiques.
On comprend donc pourquoi l’approche poursuivie par les membres de SiQuance doit être pris très au sérieux.
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