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Des chercheurs israéliens construisent le premier ordinateur quantique du pays

L’équipe de l’Institut Weizmann a dévoilé une machine à cinq qubits, qui fait partie de la trentaine appareils de ce type dans le monde

Ricky Ben-David est journaliste au Times of Israël

Éléments optiques nécessaires pour créer des impulsions laser qui peuvent contrôler les ions piégés. (Crédit : Freddy Pizanti)
Éléments optiques nécessaires pour créer des impulsions laser qui peuvent contrôler les ions piégés. (Crédit : Freddy Pizanti)

Une équipe israélienne de chercheurs a construit le premier ordinateur quantique du pays, un exploit majeur résultat d’années de recherches, selon le professeur Roee Ozeri de l’Institut Weizmann des sciences, expert en recherche en informatique quantique au Département de physique des systèmes complexes.

Ozeri a déclaré au Times of Israël dans une interview téléphonique mardi qu’avec une équipe de doctorants de son laboratoire universitaire, il travaillait sur les différents éléments de l’ordinateur depuis plusieurs années et avaient passé les deux ou trois dernières années à assembler l’appareil.

« Il y a eu beaucoup de temps investi dans le savoir-faire et la mise en place des éléments constitutifs de l’ordinateur quantique », a-t-il déclaré. Le projet a été dirigé par le Dr Tom Manovitz, chercheur en informatique quantique et l’étudiant chercheur Yotam Shapira et publié mardi dans PRX Quantum, une revue à comité de lecture publiée par l’American Physical Society (APS).

L’appareil fait partie de la trentaine d’ordinateurs quantiques existant de par le monde, à des stades différents, et un – parmi moins de dix – à utiliser des pièges à ions, une technologie de pointe qui confine les ions (molécules avec une charge électrique nette) dans un petit espace en utilisant des champs magnétiques et / ou électriques. Les ions piégés peuvent former la base des bits quantiques, ou qubits, l’unité de base de l’information quantique.

Alors que les ordinateurs classiques effectuent des opérations logiques basées sur l’une des deux positions – 1 ou 0, on ou off, up ou down – les ordinateurs quantiques peuvent maintenir les qubits en « superposition », un principe de la mécanique quantique où ils sont simultanément en position. Dans cet état, les ordinateurs quantiques « peuvent parcourir un grand nombre de résultats potentiels simultanément », selon une explication du MIT Technology Review.

Il y a aussi le concept d’intrication, où des paires de qubits existent dans un seul état quantique. « Les ordinateurs quantiques exploitent des qubits intriqués dans une sorte de chaîne de marguerites quantiques pour opérer leur magie. La capacité des machines à accélérer les calculs à l’aide d’algorithmes quantiques spécialement conçus est la raison pour laquelle on parle tant de leur potentiel », selon le magazine.

L’expert en informatique quantique, Prof. Roee Ozeri, de l’Institut Weizmann des sciences. (Crédit : Yael Ilan)

Le domaine est relativement nouveau et extrêmement complexe, mais les experts disent que l’informatique quantique pourrait profiter aux industries comme la cybersécurité, les matériaux et produits pharmaceutiques, la banque et la finance ou la fabrication de pointe, susceptible d’amener des développements massifs dans de vastes domaines comme l’économie, la sécurité, l’ingénierie ou la science.

Les géants de la technologie comme Google, Microsoft, IBM et Intel sont tous en course pour rendre l’informatique quantique plus accessible et construire des systèmes supplémentaires, tandis que des pays comme la Chine, les États-Unis, l’Allemagne, l’Inde et le Japon investissent des millions dans le développement de leurs propres capacités quantiques.

Selon de récentes projections du marché, la taille du marché mondial de l’informatique quantique est estimé à 487,4 millions de dollars en 2021 et devrait atteindre 3,7 milliards de dollars d’ici 2030.

L’ordinateur Weizmann est une machine de cinq qubits, à peu près le niveau atteint par la version d’IBM lorsque la société a commencé à offrir l’informatique quantique en tant que service cloud l’année dernière.

Ozeri a déclaré que l’équipe utiliserait désormais l’ordinateur quantique pour exécuter des algorithmes avancés tout en travaillant sur une machine plus grande qui s’attaquera à des charges de données plus importantes. Il a estimé que le plus grand ordinateur quantique, baptisé WeizQC, tardera encore une année, dans le meilleur des cas.

Le nom WeizQC est un hommage à WEIZAC, le nom de l’un des premiers ordinateurs au monde construits en Israël à l’Institut Weizmann dans les années 1950, « quand tout ce qu’Israël avait était des marécages et des chameaux », a déclaré Ozeri dans le cadre d’un communiqué universitaire.

Un piège à ions à l’intérieur d’une chambre à vide a été placé dans un grand récipient métallique, qui protège les ions du bruit magnétique. Ces éléments font partie de l’ordinateur quantique construit par des chercheurs de l’Institut Weizmann, 22 mars 2022. (Crédit : Freddy Pizanti)

« Aujourd’hui, Israël est un empire technologique ; il n’y a aucune raison pour que nous ne soyons pas les pionniers dans la course à l’informatique quantique », a-t-il déclaré.

WeizQC devrait travailler avec 64 qubits et « démontrer l’avantage quantique, qui jusqu’à présent n’a été obtenu que par des ordinateurs construits dans deux laboratoires: chez Google et à l’Université des sciences et de la technologie de Chine », a noté l’université.

On s’attend à ce que les ordinateurs quantiques s’attaquent à « divers problèmes [de données] qui ne peuvent pas être résolus aujourd’hui ; c’est un nouveau paradigme informatique qui permet de traiter des problèmes – aujourd’hui – insolubles », a déclaré Ozeri. À titre d’exemple, il a cité « des choses comme les données sur le trafic, les nouvelles molécules et les nouveaux médicaments, [ou encore] la cryptographie ».

Photo illustrant le système quantique Quantum System One d’IBM, le premier système informatique quantique intégré au monde. (Crédit : IBM)

Mais Ozeri a également reconnu que les utilisations pratiques des ordinateurs quantiques étaient encore « une question ouverte ».

« Nous sommes encore en train d’en découvrir le véritable potentiel », a-t-il déclaré.

Avancées quantiques

Israël abrite environ une vingtaine de startups et entreprises axées sur les technologies quantiques, y compris Quantum Machines, qui a levé 50 millions de dollars en septembre dernier. La société a été fondée en 2018 et a ensuite développé un langage universel standard pour les ordinateurs quantiques, ainsi qu’une plate-forme unique qui les aide à fonctionner.

Le mois dernier, l’Autorité israélienne de l’innovation et le ministère de la Défense ont déclaré qu’ils alloueraient près de 200 millions de shekels pour développer un ordinateur quantique d’État et jeter les bases de la capacité de calcul israélienne sur le terrain.

Le budget financera deux voies parallèles, selon l’information donnée.

L’Autorité israélienne de l’innovation se concentrera sur le développement de l’infrastructure pour la capacité de calcul quantique qui, a-t-elle précisé, pourrait inclure l’utilisation de technologie étrangère.

La Direction de la recherche et du développement de la défense (DDR & D) du ministère de la Défense, quant à elle, établira un centre national doté de capacités quantiques qui travaillera avec des partenaires universitaires, industriels et gouvernementaux pour développer un processeur quantique, puis un ordinateur quantique complet.

L’initiative fait partie du programme national israélien de science et technologie quantiques, lancé en 2018 avec un budget de 200 millions de shekels, par la suite relevé à 1,25 milliard de shekels.

Le programme a été lancé pour faciliter la recherche quantique pertinente, développer le capital humain sur le terrain, encourager les projets industriels et inviter la coopération internationale en matière de recherche et développement.

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