Préparez-vous pour les unités de processeur quantique personnalisées

Chaque fois qu'une entreprise souhaite se développer à la pointe de la technologie, cela nécessite un énorme développement depuis la base. Dans le domaine de l'informatique quantique, cela reste vrai ; les entreprises qui veulent opérer dans ce domaine technologique doivent construire presque tout à partir de zéro. Mais aujourd'hui, l'industrie a franchi une étape importante vers l'accélération du développement des dispositifs quantiques.

Le 28 mars 2022, l'entreprise néerlandaise QuantWare a annoncé que les clients intéressés peuvent acheter des unités de traitement quantique personnalisées de 25 qubits (QPU), qu'ils ont nommées Contralto. Cela fait suite à l'annonce de juillet 2021 d'un processeur de 5 qubits disponible immédiatement. L'entreprise affirme qu'un dispositif Contralto personnalisé peut être fabriqué, emballé et livré aux clients en seulement 30 jours. C'est un pas en avant convaincant pour une industrie naissante qui a le potentiel de résoudre certains des problèmes de calcul les plus difficiles.

Bien que l'annonce soit convaincante, tout comme l'idée des dispositifs quantiques en général, des annonces comme celle-ci devraient être évaluées par rapport à l'état actuel de la technologie quantique dans son ensemble. Il reste encore d'importants défis à résoudre au-delà du placement de qubits sur une puce semi-conductrice, mais l'industrie suit la tendance familière observée avec les ordinateurs classiques qui mène finalement à la standardisation et à la commercialisation.

L'unité de traitement quantique de 25 qubits de QuantWare

La nouvelle offre de produit Contralto de QuantWare est livrée dans un emballage standard nécessaire pour s'interfacer avec les ordinateurs quantiques d'aujourd'hui. Cela inclut un réseau de connecteurs coaxiaux placés sur le dessus de l'emballage pour acheminer les signaux RF dans et hors du système. Quand nous parlons d'"emballage standard", nous ne faisons pas référence aux composants BGAs ou SOIC; le nouveau processeur ressemble à l'emballage montré ci-dessous.

Le fait que ce produit soit présenté dans un emballage planaire élégant ne signifie pas simplement que vous pouvez le jeter sur une carte de circuit. Il y a d'abord quelques défis à surmonter:

• Vous devez toujours savoir comment concevoir votre circuit quantique avec des qubits. Ce n'est pas la logique séquentielle/combinatoire typique utilisée dans les processeurs standards.
• Ces dispositifs fonctionnent à des températures cryogéniques, donc votre système aura besoin d'une unité de cryo-réfrigération pour maintenir certaines parties du système à la température appropriée.
• Le système de contrôle et de lecture nécessaire pour sonder les états des qubits n'est pas inclus. À ce moment, aucun de ces éléments n'est du matériel disponible sur étagère, tout est construit sur mesure.

Nous ne sommes pas encore au point d'acheter des puces pour des smartphones quantiques, mais cela représente un développement important pour l'industrie, et cela montre comment les processeurs quantiques pourraient suivre une tendance de développement et de commercialisation similaire à celle des processeurs classiques.

Cela soulève la question, que peut-on faire avec 25 qubits ? Est-ce beaucoup de puissance de calcul ? Franchement, non, ce n'est pas beaucoup de puissance de calcul comparé aux fermes de serveurs ou aux superordinateurs d'aujourd'hui. Cependant, l'accès à autant de puissance en qubits dans un petit paquet rend ces puces des outils de R&D importants qui aident les développeurs à construire en direction d'applications beaucoup plus réalistes.

Douleurs de croissance quantiques

De toute manière, l'avenir semble toujours prometteur pour le calcul quantique, tant en termes de croissance du marché, de développement technologique, que de l'étendue des applications pour ces technologies. Les estimations actuelles de la taille du marché varient de 830 millions à 5 milliards de dollars d'ici 2024. Wall Street se lance également dans le jeu du calcul quantique ; certaines des startups de calcul quantique les plus connues ont été introduites en bourse à travers des fusions avec des SPAC valant des milliards de dollars en 2021.

Pour tous les succès des dernières années, allant du radar quantique intriqué à la pose des fondations pour un internet quantique, il y a encore des sceptiques qui croient que la technologie est surévaluée. Le même jour que l'annonce de QuantWare, le MIT a publié un article d'opinion intitulé “Le calcul quantique a un problème de surmédiatisation”, écrit par le physicien bien connu Sankar Das Sarma, directeur du Centre de Théorie de la Matière Condensée à l'Université du Maryland (College Park). L'article du Dr. Sarma tente de nous ramener à la réalité de la technologie quantique actuelle en soulignant les défis à surmonter pour augmenter la capacité d'un processeur comme celui de QuantWare à des milliards de qubits. En particulier, il écrit:

Bien que je sois globalement d'accord avec la remarque citée du Dr. Sarma, je m'opposerais à l'idée que la technologie quantique est toute en battage médiatique et peu de substance simplement parce que l'escalade est difficile avec l'architecture actuelle des processeurs quantiques. Imaginez si nous avions eu cette attitude dans les années 1950 lorsque les circuits intégrés monolithiques étaient développés chez Fairchild, ou encore en 2002, lorsque le CTO d'Intel, Pat Gelsinger (maintenant PDG), a noté que l'escalade de l'architecture du CPU à l'époque produirait plus de chaleur qu'un réacteur nucléaire. Il est évident qu'il existe des défis d'escalade, et je ne pense pas qu'il soit juste d'extrapoler une vision irréalisable des ordinateurs quantiques futurs basée sur les défis d'escalade qui existent aujourd'hui.

Que vous pensiez que la technologie est sur-médiatisée ou que vous la considériez comme révolutionnaire, l'industrie avance dans le développement quantique à une vitesse impressionnante. Jusqu'à présent, le marché est parsemé de quelques grands noms et d'une multitude de startups innovantes. Certains des outils de développement et des efforts industriels qui soutiennent les systèmes d'information quantique incluent:

• Les langages de programmation quantique tels que Q#, QISKit et Pytket
• Développement de piles d'applications quantiques complètes
• Standardisation de la performance, de la terminologie et de l'évolution par l'IEEE, l'ISO, la CEI et d'autres organismes de normalisation
• Accès au temps de calcul quantique sur le cloud pour le développement d'applications

Comme nous pouvons le voir dans la liste ci-dessus, il ne manque que le matériel! D'autres entreprises visent des nombres de qubits bien plus élevés pour leurs processeurs. Par exemple, le processeur Osprey de 433 qubits d'IBM devrait arriver sur le marché cette année, et son processeur Condor de 1 121 qubits est attendu en 2023. Le saint Graal du calcul quantique à un million de qubits devrait occuper autant d'espace qu'un centre de données, selon la startup de calcul quantique PsiQuantum.

À mesure que les capacités de calcul se développent et deviennent plus avancées, Altium Designer® sera là avec les outils de conception dont vous avez besoin pour rester à la pointe de la technologie. Nous n'avons fait qu'effleurer la surface de ce qu'il est possible de faire avec Altium Designer sur Altium 365. Commencez votre essai gratuit d'Altium Designer + Altium 365 dès aujourd'hui.