L’ère des dispositifs quantiques est arrivée, et les ordinateurs quantiques qui utilisent des Qubits photoniques prennent la première place.
L’ère des dispositifs quantiques est arrivée, et il semble que les ordinateurs quantiques utilisant des Qubits photoniques aient pris le dessus. Des recherches récentes suggèrent qu’ils pourraient surmonter les restrictions actuelles et même surpasser les ordinateurs quantiques les plus avancés actuellement en cours de développement.
Avènement des ordinateurs quantiques optiques ou photoniques
Contrairement aux ordinateurs quantiques créés par Google, IBM ou IonQ, les ordinateurs quantiques photoniques (ou optiques) utilisent une approche complètement différente. Ils utilisent des électrons ou des ions comme base des bits quantiques, ou Qubits. Par conséquent, ils présentent des problèmes pratiques, tels que la nécessité de maintenir des températures très basses (-273 degrés Celsius) et la sensibilité des qubits à leur environnement.
A l’inverse, les ordinateurs optiques fonctionnent à température normale, peuvent être connectés entre eux pour former un réseau sophistiqué d’ordinateurs quantiques, et sont moins sensibles aux parasites et, par conséquent, à la perte de l’état quantique.
Des avancées techniques incontestables
Le domaine de l’informatique quantique existe depuis une vingtaine d’années. Toutefois, ces dernières années, l’utilisation d’ordinateurs optiques présentait deux inconvénients majeurs : l’impossibilité de modifier l’état d’un Qubit en fonction d’un autre et le manque de programmabilité.
La première idée est liée au fait que les ordinateurs quantiques ne peuvent stocker que des informations sur les états d’un seul photon. Il est donc essentiel de répéter les calculs plusieurs fois pour vérifier que les résultats sont exacts, et la probabilité de réussite diminue à mesure que le nombre d’opérations à effectuer augmente. Pour chaque nouveau calcul à effectuer, un nouvel ordinateur doit être développé en raison de la non-programmabilité. Il est donc difficile de configurer et de mesurer un tel ordinateur.
Cependant, des développements techniques récents ont permis de dépasser ces contraintes. Le développement de détecteurs à comptage de photons, qui permettent aux chercheurs d’aller au-delà des états représentés par un seul photon, est l’une de ces réalisations. Il est désormais possible de contrôler plusieurs photons simultanément.
Cependant, les circuits intégrés optiques sont maintenant aussi précis et fiables que les circuits intégrés électriques, et ils sont largement utilisés dans les affaires et les télécommunications. Désormais, les scientifiques sont en mesure de créer leurs propres puces quantiques optiques.
Premiers résultats positifs pour l’informatique quantique
Grâce à ces avancées techniques, des scientifiques du National Institute of Standards and Technology et de la société canadienne Xanadu ont mis au point un dispositif optique intégré qui génère 8 Qubits. Le circuit de l’interféromètre Mach-Zehnder, qui calcule le chemin que prennent les faisceaux lumineux pour atteindre la sortie du dispositif, est ensuite utilisé pour effectuer les calculs dans l’ordinateur.
Cette sortie affiche les résultats des calculs effectués à l’aide d’une fonction Python classique en fonction des paramètres internes des interféromètres.
Les chercheurs ont testé les performances de leur puce optique à l’aide de divers scénarios du monde réel, notamment en calculant les états vibratoires de l’éthylène et du phénylvinylacétylène. L’un des premiers tests sur un ordinateur quantique pour la similarité des graphes (reconnaissance des formes) a été réalisé avec succès.
Perspectives d’avenir pour les ordinateurs optiques
Comme il n’est pas très difficile de fabriquer des dispositifs optiques avec plus de Qubits, l’avenir des ordinateurs quantiques photoniques semble assez prometteur. Toutefois, les difficultés liées à la perte de photons devront être résolues, et une meilleure gestion thermique sera sans doute nécessaire.
Contrairement aux Qubits supraconducteurs de Google ou d’IBM, il est moins difficile et moins long de relier des Qubits optiques à des ordinateurs photoniques pour construire un système plus complexe. Par conséquent, la mise à l’échelle des ordinateurs quantiques photoniques ne présente pas de problèmes de complexité importants et, dans les années à venir, le nombre d’applications dans le monde réel devrait augmenter de façon spectaculaire.
