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"Des physiciens font un grand pas dans la course à l’informatique quantique : une équipe développe un simulateur de 256 qubits, le plus grand de ce type jamais créé" par Harvard University

Traduction et Compléments de Jacques Hallard

dimanche 18 juillet 2021, par Harvard University

ISIAS Quantique IA Numérique
Des physiciens font un grand pas dans la course à l’informatique quantique : une équipe développe un simulateur de 256 qubits, le plus grand de ce type jamais créé
Traduction du 14 juillet 2021 par Jacques Hallard – avec ajout de compléments sur les ordinateurs quantiques - d’un article en date du 09/07/2021 diffusé par ‘sciencedaily’ – Titre : « Physicists take big step in race to quantum computing » ; accessible sur ce site : https://www.sciencedaily.com/releases/2021/07/210709104157.htm
Source de l’information d’origine : Harvard University
Résumé : Une équipe de physiciens a mis au point un type particulier d’ordinateur quantique, appelé simulateur quantique programmable, capable de fonctionner avec 256 bits quantiques, ou "qubits".
[Définition préalable de Qubit

Représentation d’un qubit par une sphère de Bloch.

En informatique quantique, un qubit ou qu-bit (quantum + bit ; prononcé /kju.bit/), parfois écrit qbit, est un système quantique à deux niveaux, qui représente la plus petite unité de stockage d’information quantique. Ces deux niveaux, notés |0) | 0 ⟩ \displaystyle \left|0\right\rangle et || 1 ⟩ \displaystyle \left|1\right\rangle 1) selon le formalisme de Dirac, représentent chacun un état de base du qubit et en font donc l’analogue quantique du bit. Grâce à la propriété de superposition quantique, un qubit stocke une information qualitativement différente de celle d’un bit. D’un point de vue quantitatif, la quantité d’information gérée par un qubit est virtuellement plus grande que celle contenue dans un bit, mais elle n’est accessible qu’en partie au moment d’une mesure. Le concept de qubit, tout en étant discuté dès les années 1980, fut formalisé par Benjamin Schumacher en 19951... »

Note de Wikipédia - Qubit ne doit pas être confondu avec une cubit (ou coudée), ancienne mesure d’environ 44 à 54 centimètres selon le type de coudée et l’époque. Cet article ne cite pas suffisamment ses sources (janvier 2014). Si vous disposez d’ouvrages ou d’articles de référence ou si vous connaissez des sites web de qualité traitant du thème abordé ici, merci de compléter l’article en donnant les références utiles à sa vérifiabilité et en les liant à la section « Notes et références » - En pratique : Quelles sources sont attendues ? Comment ajouter mes sources ? - Source ].

Illustration - Quantum computing photo concept (stock image). Credit : © wladimir1804 / stock.adobe.com
Une équipe de physiciens du Harvard-MIT Center for Ultracold Atoms et d’autres universités a mis au point un type particulier d’ordinateur quantique, appelé simulateur quantique programmable, capable de fonctionner avec 256 bits quantiques, ou "qubits".

Ce système marque une étape importante vers la construction de machines quantiques à grande échelle qui pourraient être utilisées pour faire la lumière sur une multitude de processus quantiques complexes et, à terme, contribuer à des percées concrètes dans les domaines de la science des matériaux, des technologies de communication, de la finance et bien d’autres encore, en surmontant les obstacles à la recherche qui dépassent les capacités des superordinateurs les plus rapides actuellement. Les Qubits sont les éléments fondamentaux sur lesquels fonctionnent les ordinateurs quantiques et la source de leur puissance de traitement massive.

"Mikhail Lukin, professeur de physique, George Vasmer Leverett, codirecteur de l’initiative quantique de Harvard et l’un des principaux auteurs de l’étude publiée aujourd’hui dans la revue ‘Nature’, a déclaré : "Nous entrons dans un tout nouveau domaine où personne ne s’est jamais rendu jusqu’à présent. "Nous entrons dans une partie complètement nouvelle du monde quantique".

Selon Sepehr Ebadi, étudiant en physique à la ‘Graduate School of Arts and Sciences’ et auteur principal de l’étude, c’est la combinaison de la taille et de la programmabilité sans précédent du système qui le place à la pointe de la course à l’ordinateur quantique, qui exploite les propriétés mystérieuses de la matière à des échelles extrêmement petites pour faire progresser considérablement la puissance de traitement. Dans les bonnes conditions, l’augmentation du nombre de qubits signifie que le système peut stocker et traiter une quantité d’informations exponentiellement supérieure à celle des bits classiques sur lesquels fonctionnent les ordinateurs standards.

"Le nombre d’états quantiques possibles avec seulement 256 qubits dépasse le nombre d’atomes du système solaire", a déclaré M. Ebadi pour expliquer la taille considérable du système.
Le simulateur a déjà permis aux chercheurs d’observer plusieurs états quantiques exotiques de la matière qui n’avaient jamais été réalisés expérimentalement auparavant, et de réaliser une étude de transition de phase quantique si précise qu’elle sert d’exemple de manuel sur le fonctionnement du magnétisme au niveau quantique.
Ces expériences fournissent un aperçu puissant de la physique quantique qui sous-tend les propriétés des matériaux et peuvent aider à montrer aux scientifiques comment concevoir de nouveaux matériaux aux propriétés exotiques.

Le projet utilise une version considérablement améliorée d’une plateforme que les chercheurs ont développée en 2017, qui était capable d’atteindre une taille de 51 qubits. Cet ancien système permettait aux chercheurs de capturer des atomes de rubidium ultra-froids et de les disposer dans un ordre spécifique à l’aide d’un réseau unidimensionnel de faisceaux laser focalisés individuellement, appelés pinces optiques.
Ce nouveau système permet d’assembler les atomes dans des réseaux bidimensionnels de pinces optiques. La taille du système passe ainsi de 51 à 256 qubits. Grâce aux pinces, les chercheurs peuvent disposer les atomes selon des modèles exempts de défauts et créer des formes programmables telles que des treillis carrés, en nid d’abeille ou triangulaires, afin de mettre au point les différentes interactions entre les qubits.
"Le cheval de bataille de cette nouvelle plateforme est un dispositif appelé modulateur spatial de lumière, qui est utilisé pour façonner un front d’onde optique afin de produire des centaines de faisceaux de pinces optiques focalisés individuellement", a déclaré Ebadi. "Ces dispositifs sont essentiellement les mêmes que ceux utilisés à l’intérieur d’un projecteur d’ordinateur pour afficher des images sur un écran, mais nous les avons adaptés pour en faire un composant essentiel de notre simulateur quantique."

Le chargement initial des atomes dans les pinces optiques est aléatoire, et les chercheurs doivent déplacer les atomes pour les disposer dans leurs géométries cibles. Les chercheurs utilisent un deuxième ensemble de pinces optiques mobiles pour faire glisser les atomes jusqu’à l’emplacement souhaité, éliminant ainsi le caractère aléatoire initial. Les lasers permettent aux chercheurs de contrôler totalement le positionnement des qubits atomiques et leur manipulation quantique cohérente.

Parmi les autres auteurs principaux de l’étude figurent les professeurs Subir Sachdev et Markus Greiner de Harvard, qui ont travaillé sur le projet avec le professeur Vladan Vuleti du Massachusetts Institute of Technology, ainsi que des scientifiques de Stanford, de l’université de Californie Berkeley, de l’université d’Innsbruck en Autriche, de l’Académie autrichienne des sciences et de ‘QuEra Computing Inc’. à Boston.
"Notre travail s’inscrit dans une course mondiale très intense et très visible pour construire des ordinateurs quantiques plus grands et plus performants", a déclaré Tout Wang, chercheur associé en physique à Harvard et l’un des auteurs de l’article. "L’effort global [au-delà du nôtre] implique des institutions de recherche universitaires de premier plan et des investissements majeurs du secteur privé de la part de Google, IBM, Amazon et bien d’autres."

Les chercheurs travaillent actuellement à l’amélioration du système en améliorant le contrôle laser sur les qubits et en rendant le système plus programmable. Ils étudient aussi activement la manière dont le système peut être utilisé pour de nouvelles applications, allant de la recherche de formes exotiques de matière quantique à la résolution de problèmes difficiles du monde réel qui peuvent être naturellement codés sur les qubits.

"Ces travaux ouvrent la voie à un grand nombre de nouvelles orientations scientifiques", a déclaré M. Ebadi. "Nous sommes loin d’avoir atteint les limites de ce qui peut être fait avec ces systèmes".
Ces travaux ont été soutenus par le Center for Ultracold Atoms, la National Science Foundation, la Vannevar Bush Faculty Fellowship, le ministère américain de l’Énergie, l’Office of Naval Research, l’Army Research Office MURI et le programme ONISQ de la DARPA.
Source des éléments d’information : Matériaux fournis par Harvard University (l’Université de Harvard aux Etats-Unis). Texte original écrit par Juan Siliezar. Note : Le contenu peut être modifié pour des raisons de style et de longueur.

Référence de la revue : Sepehr Ebadi, Tout T. Wang, Harry Levine, Alexander Keesling, Giulia Semeghini, Ahmed Omran, Dolev Bluvstein, Rhine Samajdar, Hannes Pichler, Wen Wei Ho, Soonwon Choi, Subir Sachdev, Markus Greiner, Vladan Vuletić, Mikhail D. Lukin. Quantum phases of matter on a 256-atom programmable quantum simulator. Nature, 2021 ; 595 (7866) : 227 DOI : 10.1038/s41586-021-03582-4
Pour citer cette page : MLA APA Chicago - Harvard University. "Physicists take big step in race to quantum computing : Team develops simulator with 256 qubits, largest of its kind ever created." ScienceDaily. ScienceDaily, 9 July 2021. www.sciencedaily.com/releases/2021/07/210709104157.htm
Termes associés : Quantum computer Quantum number Quantum entanglement John von Neumann Quantum tunnelling Quantum dot Linus Pauling Bose-Einstein condensate
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Compléments sur les ordinateurs quantiques
Contenu :
1.[Comment ça marche ?] Un ordinateur quantique – Vidéo 5:29 - 22 mai 2019 - CEA Recherche
2.L’ordinateur quantique, la prochaine révolution informatique ? Vidéo 2:43 - 30 janvier 2020 - France 3 Paris Ile-de-France
3.L’Ordinateur quantique présenté par ‘Futura Sciences’ – Auteur (Lire la bio) : Laurent Sacco Journaliste - [En vidéo 5:19] - Interview
4.Connaître le Calculateur quantique avec Wikipédia
5.Cours en ligne en anglais d’introduction à l’informatique quantique
6.Quantum Computing : comprendre l’informatique quantique pour se préparer à l’inattendu - 13 février 2020 - Jean-Michel ANDRÉ, DSI du Groupe SEB, Pilote du groupe de travail Cigref
7.Honeywell et ‘Cambridge Quantum Computing’ accélèrent sur le quantique Léna Corot | Publié le 08 juin 2021 à 18H00 – Document ‘usine-digitale.fr’
1. [Comment ça marche ?] Un ordinateur quantique – Vidéo 5:29 - 22 mai 2019 - CEA Recherche
Qu’est-ce qu’un ordinateur quantique ? Comment fonctionne-t-il ? Quelles différences avec le fonctionnement d’un ordinateur classique ? Pourquoi l’ordinateur quantique est-il très efficace pour résoudre certains calculs mathématiques qui deviennent impossibles à résoudre avec les ordinateurs classiques au-delà d’un certain volume de données ? Réponses en animation-vidéo. Une animation-vidéo co-réalisée avec L’Esprit Sorcier.
Pour en savoir plus sur la mécanique quantique : http://www.cea.fr/comprendre/Pages/ph... Pour en savoir plus sur l’ordinateur quantique : http://www.cea.fr/comprendre/Pages/no... Pour suivre nos vidéos : abonnez-vous à notre chaîne : https://www.youtube.com/user/CEAscien...
Source : https://www.youtube.com/watch?v=rNdWOXQ8V4A
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2. L’ordinateur quantique, la prochaine révolution informatique ? Vidéo 2:43 - 30 janvier 2020 - France 3 Paris Ile-de-France
Qui sera le premier à mettre au point l’ordinateur quantique ? La technologie promet une puissance de calcul phénoménale selon les scientifiques, qui annoncent une révolution informatique. Plusieurs laboratoires franciliens participent aux recherches.
Reportage au CEA de Saclay (N. Cohen / F. Benbekaï / N. Gallet). Abonnez-vous à notre chaîne YouTube : ▶ https://www.youtube.com/user/France3P... Retrouvez-nous sur nos sites : ▶ http://france3-regions.francetvinfo.f... Sur Facebook : ▶ https://www.facebook.com/france3paris Sur Twitter : ▶ https://twitter.com/France3Paris Sur Instagram : ▶ https://www.instagram.com/france3paris/
Source : https://www.youtube.com/watch?v=GZjk08R-Zws
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3. L’Ordinateur quantique présenté par ‘Futura Sciences’ – Auteur (Lire la bio) : Laurent Sacco Journaliste
[En vidéo 5:19] - Interview : en quoi un ordinateur quantique est-il différent ? Le monde quantique est fascinant : à cette échelle, par exemple, les objets peuvent se trouver simultanément dans plusieurs états. Exploitant ce principe, un ordinateur quantique aurait des possibilités bien plus vastes qu’un modèle classique. Dans le cadre de sa série de vidéos Questions d’experts, sur la physique et l’astrophysique, l’éditeur De Boeck a interrogé Claude Aslangul, professeur à l’UPMC, afin qu’il nous explique le fonctionnement de cette étrange machine. 
Un ordinateur quantique est l’équivalent des ordinateurs classiques mais qui effectuerait ses calculs en utilisant directement les lois de la physique quantique et, à la base, celle dite de superposition des états quantiques. Alors qu’un ordinateur classique manipule des bits d’information, qui sont soit des 0 soit des 1, un ordinateur quantique utilise des qubits. Ceux-ci sont des généralisations des bits classiques, qui sont en quelque sorte une superposition simultanée de ces deux états, comme peut l’être, par exemple, un état de spin pour un photon ou un électron.
Dans certains cas, un ordinateur quantique peut faire des calculs beaucoup plus rapidement qu’un ordinateur classique. Il faudrait toutefois disposer pour cela d’un très grand nombre de qubits. Or, cela ne va pas de soi. Car plus ce nombre est grand, plus la superposition des états quantiques est instable et peut disparaître avant que le calcul demandé ne soit mené à terme.

Les physiciens savent déjà faire quelques ordinateurs quantiques, mais ceux-ci sont très élémentaires, et beaucoup pensent que seuls des simulateurs quantiques - des calculateurs spécialisés dans la résolution de problèmes bien particuliers et pas des machines de Turing universelles programmables en théorie pour pouvoir effectuer n’importe quel algorithme - seront vraiment en mesure de concurrencer des ordinateurs classiques. La course à ces machines, ordinateurs ou simplement simulateurs quantiques, est lancée de par le monde et fait l’objet d’une compétition entre des grands acteurs de l’informatique comme IBM et Google.

L’origine des ordinateurs quantiques
Le grand physicien Richard Feynman a été un des premiers à comprendre au début des années 1980 que l’on pouvait mettre à profit les lois de la mécanique quantique pour simuler et mieux comprendre des systèmes quantiques à l’aide d’autres systèmes quantiques. Il se trouve en effet, notamment dans le domaine de la chimie quantique et de la physique du solide que l’on soit assez rapidement limité par le volume de calculs nécessaires pour les simuler à l’aide d’ordinateurs classiques. Mais comme l’explique Feynman dans son célèbre ouvrage Leçons sur l’informatique, il est possible au minimum de faire des calculateurs ou des simulateurs quantiques qui permettent de contourner l’obstacle. On doit pour cela, comme on l’a expliqué précédemment, utiliser des généralisations des bits d’information classique que l’on appelle des qubits et construire des portes logiques quantiques qui opèrent sur ces qubits. Comme l’indique le physicien Claude Aslangul dans la vidéo ci-dessus, la superposition quantique et le phénomène d’intrication quantique permettent alors, en quelque sorte, d’effectuer un grand nombre de calculs en parallèle.
La recherche sur les ordinateurs quantiques, ou plus généralement sur les possibilités ouvertes par ce que l’on appelle l’information et les calculs quantiques s’est bien développée depuis une dizaine d’années comme le prouve le livre de Scott Aaronson, Quantum Computing since Democritus. Mais il y a toutefois encore quelques confusions qui règnent dans les médias en ce qui concerne ce que peuvent faire ou ne pas faire des ordinateurs ou des calculateurs quantiques.

Ordinateurs et calculateurs quantiques ne sont pas la même chose
Un ordinateur quantique, comme tout ordinateur, est censé pouvoir être programmable pour exécuter n’importe quel algorithme quantique. Un calculateur quantique ne peut exécuter qu’un seul algorithme ou pour le moins, une classe d’algorithme. On ne peut le programmer pour effectuer n’importe quelle tâche. En outre, s’il est bien exact que certains algorithmes quantiques sont capables, si l’on dispose d’un assez grand nombre de qubits, de battre à plate couture un ordinateur classique, cela ne signifie nullement qu’un ordinateur quantique est systématiquement plus performant qu’un ordinateur classique.
Pire, quand un algorithme quantique semble plus rapide qu’un calcul sur ordinateur classique, il est tout à fait possible que le premier soit finalement un jour battu par le second à la faveur d’un algorithme plus efficace. La supériorité souvent avancée des ordinateurs quantiques pourrait bien être toute relative. De fait, c’est ce qui s’est produit avec un buzz exagéré par beaucoup de médias en ce qui concerne un calculateur quantique, et pas un ordinateur, utilisé par les chercheurs de Google.
Enfin, il y a aussi avec les ordinateurs ou les calculateurs quantiques, le formidable problème de la décohérence quantique, l’influence des perturbations de l’environnement qui dégrade d’autant plus rapidement un calcul quantique qu’il repose sur un nombre de plus en plus élevé de qubits. On ne sait toujours pas s’il est possible de s’en affranchir, même s’il est sans doute possible d’en limiter les effets avec des codes correcteurs d’erreurs quantiques analogues à ceux déjà utilisés avec les ordinateurs classiques. De fait, lors de l’interview qu’il avait accordé à Futura-Sciences, le cosmologiste Max Tegmark, qui s’intéresse à ces ordinateurs, nous avait dit que les experts du domaine qu’il avait consulté ne s’attendaient pas, en général, à la réalisation d’un ordinateur quantique performant avant 2050.

La décohérence et les divers ordinateurs quantiques possibles
Le problème de la décohérence peut se comparer à la construction d’un château de cartes : chaque carte représente un qubit. Pour bâtir un processeur, il faut fabriquer un château, le plus grand possible si l’on veut un gros processeur. La décohérence, c’est un coup de vent qui vient abattre l’édifice. Pour parer à ce problème, il faut isoler notre château de son environnement, et en particulier de tout souffle de vent. Imaginons donc que ce château de cartes soit un calculateur très puissant, mais qu’il s’écroulerait si souvent et si vite qu’aucun calcul pratique n’aurait le temps d’être réalisé.
Plusieurs voies sont explorées dans de nombreux laboratoires dans le monde pour tenter de contourner l’obstacle de la décohérence et permettre la réalisation pratique de calculateurs quantiques. On a essentiellement deux approches permettant de fabriquer des qubits :
• les circuits « solides », comme des circuits supraconducteurs ou des boîtes quantiques ;
• des systèmes plus « exotiques », comme des ions piégés, les centres colorés du diamant, etc.
La première solution présente un avantage considérable : des circuits avec des jonctions Josephson comme ceux qui sont étudiées à l’Institut Néel, ou que D-Wave Systems affirme utiliser pour ses calculateurs quantiques, sont en théorie réalisables en grand nombre sur une puce, comme on le fait actuellement pour les processeurs. C’est la notion de circuit intégré. Ce n’est pas gagné, mais cela devrait pouvoir marcher.
Par contre, énorme désavantage, ces circuits sont très sensibles à la décohérence, et on peut raisonnablement penser qu’un processeur quantique à base de jonctions Josephson ne marchera qu’à de très basses températures. De fait, la puce de D-Wave Two est censée fonctionner à une température de 20 mK environ, ce qui est très proche du zéro absolu. Ceci dit, pour des applications très spécifiques, c’est-à-dire non grand public, ce problème peut être géré. Bien entendu, il ne faudrait donc pas s’imaginer avoir un jour des ordinateurs quantiques personnels : à ce jour, la cryogénie n’est pas vraiment portable...
Lorsque l’on se tourne vers la deuxième solution, les dispositifs réalisés fonctionnent à température ambiante. Ceux avec des ions piégés résistent particulièrement bien aux perturbations de l’environnement, avec un temps de décohérence long. Par contre, faire fonctionner un grand nombre de qubits de ce type posera de nombreux autres problèmes : à l’heure actuelle, on ne voit pas comment on pourrait « intégrer » de tels systèmes sur une puce...

Une autre approche envisagée pour lutter contre la décohérence suppose d’utiliser des codes quantiques. Il s’agit de l’analogue dans le domaine de l’information quantique des codes correcteurs d’erreurs bien connus dans le cadre de la théorie de l’information classique.

Futura | Explorer le monde - ©2001-2021 Futura-Sciences, tous droits réservés - Groupe MadeInFutura - Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-ordinateur-quantique-4348/
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4. Connaître le Calculateur quantique avec Wikipédia
Un calculateur quantique (quantum computer en anglais, parfois traduit par ordinateur quantiquea ou système informatique quantique2) utilise les propriétés quantiques de la matière, telle que la superposition et l’intrication afin d’effectuer des opérations sur des données. À la différence d’un ordinateur classique basé sur des transistors travaillant sur des données binaires (codées sur des bits, valant 0 ou 1), le calculateur quantique travaille sur des qubits dont l’état quantique peut posséder une infinité de valeurs.
De petits calculateurs quantiques ont été construits à partir des années 1990. Jusqu’en 2008, la difficulté majeure concerne la réalisation physique de l’élément de base : le qubit. Le phénomène de décohérence (perte des effets quantiques en passant à l’échelle macroscopique) freine le développement des calculateurs quantiques. Le premier processeur quantique est créé en 2009 à l’université Yale : il comporte deux qubits composés chacun d’un milliard d’atomes d’aluminium posés sur un support supraconducteur.
Ce domaine est soutenu financièrement par plusieurs organisations, entreprises ou gouvernements en raison de l’importance de l’enjeu : au moins un algorithme conçu pour utiliser un circuit quantique, l’algorithme de Shor, rendrait possible de nombreux calculs combinatoiresb hors de portée d’un ordinateur classique en l’état actuel des connaissances. La possibilité de casser les méthodes cryptographiques classiques est souvent mise en avant3.

Circuit quantique représentant un algorithme d’un calculateur quantique (algorithme de Grover). Chaque ligne représente un qubit, les boîtes représentent des opérations, et le diagramme se lit de gauche à droite correspondant à la chronologie des opérations1.
Sommaire
• 1 Intérêt des calculateurs quantiques
◦ 1.1 Cryptographie
▪ 1.1.1 Cryptographie quantique
◦ 1.2 Intelligence artificielle
◦ 1.3 Simulation de physique quantique et de physique des particules
◦ 1.4 Prévisions financières
◦ 1.5 Prévisions météorologiques
◦ 1.6 Autres algorithmes
• 2 Historique
◦ 2.1 2017
◦ 2.2 2018
◦ 2.3 2019
◦ 2.4 2020
• 3 Projets en cours
• 4 Prix Nobel 2012
• 5 Principe de fonctionnement des calculateurs quantiques
◦ 5.1 Idées de la mécanique quantique
◦ 5.2 Le qubit
◦ 5.3 Contraintes physiques
• 6 Une métaphore de Thierry Breton
• 7 Simulation d’un calculateur quantique
◦ 7.1 Perl
◦ 7.2 C
◦ 7.3 Python
◦ 7.4 CUDA
◦ 7.5 Centres de simulation
◦ 7.6 Le kit Q# (Q-sharp)
◦ 7.7 Tensorflow Quantum (TFQ)
• 8 Budgets
• 9 Applications
• 10 Notes et références
◦ 10.1 Notes
◦ 10.2 Références
• 11 Voir aussi
◦ 11.1 Bibliographie
◦ 11.2 Articles connexes
◦ 11.3 Liens externes
Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Calculateur_quantique
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5. Cours en ligne en anglais d’introduction à l’informatique quantique
Aucune connaissance préalable en physique quantique n’est nécessaire pour suivre ces cours, ouverts à tous et gratuits, consacrés à l’informatique quantique - 02 novembre, 2020 - Illustration - (Image : CERN) - English
Une série de cours hebdomadaires consacrés aux principes fondamentaux de l’informatique quantique sera diffusée par ’webcast’ à partir du 06 novembre 2020, à 10 h 30 (CET). Un nouveau cours sera diffusé chaque vendredi, et ce pendant sept semaines. Organisés par ‘CERN openlab’ et le programme de technologie quantique du CERN, les cours se concentreront sur les aspects pratiques de l’informatique quantique. Ils seront animés par Elias Fernandez-Combarro Alvarez, professeur associé au département d’informatique de l’Université d’Oviedo en Espagne depuis 2009 et attaché de coopération au CERN depuis le début de cette année.
L’informatique quantique est l’une des tendances les plus prometteuses dans le domaine du traitement de l’information. Ce cours présentera les principes fondamentaux du modèle de circuit quantique (les qubits, les portes et les mesures) et des algorithmes et protocoles quantiques primordiaux, y compris ceux qui peuvent être implémentés au moyen d’un petit nombre de qubits (BB84, téléportation quantique, codage super-dense, etc.) et ceux qui nécessitent des systèmes multi-qubits (Deutsch-Jozsa, Grover, Shor, etc.). Certaines des plus récentes applications d’informatique quantique dans les domaines de l’optimisation et de la simulation seront abordées (en particulier l’utilisation du recuit quantique, de l’algorithme QAOA - Quantum Approximate Optimization Algorithm - et de l’algorithme VQE - Variational Quantum Eigensolver -, ainsi que l’apprentissage automatique quantique au moyen, par exemple, de machines à vecteurs de support quantiques ou de classifieurs variationnels quantiques). Des exemples d’application de ces techniques dans des simulations chimiques et des problèmes de physique des hautes énergies seront également présentés.
Outre les aspects pratiques de l’informatique quantique, les cours aborderont également l’implémentation d’algorithmes dans des simulateurs quantiques et dans de véritables ordinateurs quantiques (tels que ceux disponibles sur IBM Quantum Experience et sur D-Wave Leap). Aucune connaissance préalable en physique quantique n’est requise, mais une bonne maîtrise de l’algèbre linéaire de base est nécessaire. De plus, il est utile d’avoir des connaissances générales sur le langage de programmation Python, mais cela n’est pas indispensable.
Voici les liens vers les enregistrements vidéos de chaque cours :
• Cours 1/7, vendredi 6 novembre : Introduction
• Cours 2/7, vendredi 13 novembre : One and two-qubit systems (Part 1)
• Cours 3/7, vendredi 20 novembre : One and two-qubit systems (Part 2)
• Cours 4/7, vendredi 27 novembre : Multiqubit systems
• Cours 5/7, vendredi 4 décembre : Quantum algorithms for combinatorial optimization
• Cours 6/7, vendredi 11 décembre : Quantum variational algorithms and quantum machine learning
• Cours 7/7, vendredi 18 décembre : The future of quantum computing 
computingschool
Source : https://home.cern/fr/news/announcement/computing/online-introductory-lectures-quantum-computing-6-november
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6. Quantum Computing : comprendre l’informatique quantique pour se préparer à l’inattendu - 13 février 2020 - Jean-Michel ANDRÉ, DSI du Groupe SEB, Pilote du groupe de travail Cigref | ACTUALITÉS, Publications du Cigref – 1ère de couverture du rapport
L’informatique quantique impliquera d’ici 5 à 10 ans des changements importants nécessitant des organisations et de leurs dirigeants qu’ils comprennent dès aujourd’hui cette technologie. C’est pour démystifier le sujet et les aider à se préparer à l’inattendu du ‘Quantum computing’ que le Cigref a monté un groupe de travail dédié et publie un rapport exploratoire intitulé : « Informatique quantique – Comprendre le Quantum Computing pour se préparer à l’inattendu ».
“Cette rupture se traduira par de nouvelles manières de penser, par de nouvelles méthodes de travail et de nouveaux outils, ainsi que de nouvelles compétences, tous encore inconnus. Les nouveaux usages qui seront à inventer changeront certainement aussi les business models des entreprises comme les organisations qui devront, de nouveau, se transformer pour s’adapter.”
Utopie ?
Utopie il y a encore quelques années, l’informatique quantique commence à prendre racine dans les esprits. Elle porte la promesse de succéder à la loi de Gordon Moore (cofondateur d’Intel) qui prédisait un doublement des capacités de calcul tous les ans … jusqu’à la limite physique de l’atome.
L’atome, c’est bien le point de départ de l’informatique quantique qui utilise des ressources nanométriques (10-9) afin de résoudre les problèmes que les calculateurs actuels ne peuvent aborder.
Domaines d’application
Les domaines d’application de l’informatique quantique sont aussi variés que la cryptographie, la métrologie, l’optimisation, la simulation, l’analyse des données et l’intelligence artificielle, au travers d’un futur « calculateur quantique universel ». Porté par plusieurs grands acteurs tels que Google, IBM, Microsoft, Atos, l’écosystème du ‘quantum computing’ comprend également de nombreuses startups, surtout nord-américaines mais aussi françaises, et commence à se développer.
Se préparer à une rupture technologique
Alors que les entreprises aujourd’hui se transforment profondément pour pouvoir anticiper et s’adapter à l’inattendu technologique, elles ne peuvent pas ignorer la révolution quantique qui va sans aucun doute bouleverser l’informatique : de séquentiel puis parallèle, le calcul va devenir « cooccurrent [1] », impactant la programmation et les algorithmes, mais aussi les applications et la sécurité de l’information, faisant naître de nouveaux usages.

Les entreprises doivent donc se préparer à cette rupture technologique qui s’annonce majeure et dont les premiers effets tangibles sont annoncés d’ici 5 à 10 ans [2].
Cette rupture se traduira par de nouvelles manières de penser, par de nouvelles méthodes de travail et de nouveaux outils, ainsi que de nouvelles compétences, tous encore inconnus. Les nouveaux usages qui seront à inventer changeront certainement aussi les ‘business models’ des entreprises comme les organisations qui devront, de nouveau, se transformer pour s’adapter. 
[1] Si une cooccurrence est l’apparition simultanée de deux ou plusieurs éléments ou classes d’éléments liés entre eux, généralement dans un discours, il est alors possible d’imaginer un empilement de deux ou plusieurs instructions ou classes de fonctions, liées entre elles, issues d’un langage de programmation quantique et dont l’exécution simultanée formerait un programme « quantique ».
[2] Ce qui est court en termes de perception : rappelons-nous que Gmail, première messagerie sur le Cloud, a été lancé en 2005, il y a 15 ans.
Table des matières du rapport :
1. Pourquoi s’y intéresser dès aujourd’hui ?
2. Un mouvement qui accélère
3. Les enjeux de l’informatique quantique
3.1. Enjeux technologiques
3.2. Enjeux stratégiques
3.3. Enjeux business
3.4. Enjeux de formation
4. Effervescence de l’écosystème quantique
4.1. Les principaux acteurs
4.2. Les acteurs publics en France
5. Décryptage pour comprendre le quantique
5.1. A la base, 3 principes quantiques
5.2. Le Qubit, unité de base de l’informatique quantique
5.3. Les principaux types d’ordinateurs quantiques
5.4. Les technologies matures et celles au stade de la recherche
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Cigref © 2021 – Source : https://www.cigref.fr/quantum-computing-comprendre-informatique-quantique
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7. Honeywell et ‘Cambridge Quantum Computing’ accélèrent sur le quantique Léna Corot | Publié le 08 juin 2021 à 18H00 – Document ‘usine-digitale.fr’
‘Honeywell Quantum Solutions forme une coentreprise avec ‘Cambridge Quantum Computing’ dans ’. L’unité quantique d’Honeywell rejoint les équipes du spécialiste des logiciels ‘Cambridge Quantum Computing’ afin de commercialiser un ordinateur quantique et de travailler sur une suite complète de logiciels quantiques utiles dans divers secteurs.
Illustration - Une partie du dispositif de "piège à ions" d’Honeywell. © Honeywell
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‘Honeywell Quantum Solutions’ a annoncé mardi 8 juin 2021 avoir noué un partenariat avec ‘Cambridge Quantum Computing’. Les deux sociétés rapprochent leurs compétences dans l’informatique quantique et les activités liées aux technologies quantiques pour créer une coentreprise dans ce domaine. Le but : proposer un ordinateur quantique ainsi qu’une suite logicielle complète, y compris un système d’exploitation. Honeywell investira entre 270 et 300 millions de dollars dans cette coentreprise et possèdera une majorité des parts. Les partenaires espèrent clore la transaction au troisième trimestre 2021. Au total, la nouvelle entité aura 300 salariés dont 160 personnes travaillant actuellement chez Honeywell sur ces technologies, que ce soient des scientifiques, des ingénieurs ou des développeurs logiciels.

Un ordinateur quantique déjà commercialisé
Honeywell commercialise un ordinateur quantique qui repose sur une approche dite "’piège à ions" depuis juin 2020. Un accord sur le long terme pour l’aider à fabriquer les pièges à ions critiques nécessaires pour alimenter son matériel est également noué à l’occasion de la formation de cette coentreprise. Pour mettre en avant les capacités de son ordinateur quantique, Honeywell fait référence au "volume quantique", une mesure créée par IBM, et non pas seulement aux qubits. Le volume quantique prend en compte plusieurs facteurs : le nombre de qubits, la connectivité des qubits entre eux, les erreurs des portes logiques quantiques et les erreurs de mesure des résultats. Honeywell assure être récemment parvenu à atteindre 512 volumes quantiques.

Des logiciels pour différents secteurs
De son côté, ‘Cambridge Quantum Computing’ est spécialisé dans les logiciels, la sécurité et les algorithmes dédiés à l’optimisation du matériel d’informatique quantique. Une activité qui est agnostique et continuera d’être compatible avec l’ensemble des fournisseurs d’ordinateurs quantiques, rassurent les partenaires.

Ils assurent que ces technologies répondront aux besoins des clients en matière de calculs dans divers domaines allant de la cybersécurité à la découverte et la distribution de médicaments, en passant par la finance et l’optimisation sur les principaux secteurs industriels. Une attention toute particulière sera mise sur les questions du traitement du langage naturel afin de tirer pleinement parti des possibilités de l’intelligence artificielle quantique.
[Selon Wikipédia, « Cybersécurité - Le mot cybersécurité est un néologisme désignant le rôle de l’ensemble des lois, politiques, outils, dispositifs, concepts et mécanismes de sécurité, méthodes de gestion des risques, actions, formations, bonnes pratiques et technologies qui peuvent être utilisés pour protéger les personnes et les actifs informatiques matériels et immatériels (connectés directement ou indirectement à un réseau) des états et des organisations (avec un objectif de disponibilité, intégrité & authenticité, confidentialité, preuve & non-répudiation)1… - Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Cybers%C3%A9curit%C3%A9 ]
Informatique quantique, Informatique , Logiciels & Applications
Léna Corot @lenacorot
Usine Digitale : Le média de la transformation numérique

Source : https://www.usine-digitale.fr/article/honeywell-et-cambridge-quantum-computing-accelerent-sur-le-quantique.N1100964

Traduction, [compléments] et intégration de liens hypertextes par Jacques HALLARD, Ingénieur CNAM, consultant indépendant – 17/07/2021
Site ISIAS = Introduire les Sciences et les Intégrer dans des Alternatives Sociétales
http://www.isias.lautre.net/
Adresse : 585 Chemin du Malpas 13940 Mollégès France
Courriel : jacques.hallard921@orange.fr
Fichier : ISIAS Quantique IA Numérique Physicists take big step in race to quantum computing French version.2.docx

Mis en ligne par le co-rédacteur Pascal Paquin du site inter-associatif, coopératif, gratuit, sans publicité, indépendant de tout parti, géré par Yonne Lautre : https://yonnelautre.fr - Pour s’inscrire à nos lettres d’info > https://yonnelautre.fr/spip.php?breve103

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