Un ordinateur quantique portable bon marché, destiné aux écoles et aux collèges, sera lancé dans le courant de l’année.
Une start-up chinoise a dévoilé son projet de vendre un ordinateur quantique de bureau coûtant moins de 5 000 dollars. Ce nouvel appareil portable fait partie d’une gamme baptisée SpinQ, destinée aux écoles et aux universités. Il est fabriqué par la société SpinQ Technology de Shenzhen, basée à Shenzhen, en Chine.
Ce n’est pas le premier ordinateur quantique de la société. L’année dernière, elle a commencé à vendre un ordinateur quantique de bureau pour environ 50 000 dollars. Le bureau en question devrait être robuste étant donné que l’appareil pèse 55 kg, soit le poids d’un petit adulte.
Mais le nouvel appareil sera plus simple, plus portable et moins cher. « Cette version simplifiée devrait être commercialisée au quatrième trimestre 2021, de sorte qu’elle puisse être plus abordable pour la plupart des écoles de la maternelle à la Terminale dans le monde », explique l’équipe à l’origine de l’appareil.
Le prix de la machine contraste fortement avec celui des ordinateurs quantiques commerciaux, qui peuvent coûter environ 10 millions de dollars et traiter plus de 50 qubits.
En revanche, la machine SpinQ est beaucoup moins puissante, capable de traiter seulement 2 qubits, et repose sur une technologie entièrement différente appelée résonance magnétique nucléaire. Celle-ci fonctionne en piégeant des molécules spécialement sélectionnées dans un champ magnétique puissant, puis en les zappant avec des impulsions de radiofréquence pour manipuler les spins des atomes qu’elles contiennent.
Après chaque série d’impulsions radio, les atomes se détendent et émettent leurs propres signaux de radiofréquence, qui révèlent leur nouvel état. De cette façon, il est possible d’inverser le spin des atomes – ce qui équivaut à changer un 0 en 1 – et de faire interagir les spins des atomes voisins, ce qui permet de simuler des opérations mathématiques, et enfin d’enregistrer le résultat.
Le composé au cœur de la machine SpinQ est le diméthylphosphite, une molécule tétraédrique composée d’un atome de phosphore, d’un atome d’hydrogène, d’un oxygène et de deux groupes CH3O. Il se présente sous la forme d’un liquide incolore à température ambiante.
Le diméthylphosphite est idéal car les atomes de phosphore et d’hydrogène sont liés l’un à l’autre et suffisamment proches pour interagir tout en pouvant être manipulés indépendamment.
Pour s’assurer que les signaux radio des atomes d’hydrogène et de phosphore sont suffisamment puissants pour être captés, il faut utiliser un très grand nombre de molécules, environ 10^15 d’entre elles. Cela nécessite quelques gouttes de liquide, qui sont placées dans un petit flacon au milieu du puissant champ magnétique.
Cette technique est bien comprise et est utilisée depuis longtemps pour réaliser des images médicales du corps. En effet, les premiers ordinateurs quantiques construits dans les années 1990 utilisaient exactement la même approche.
Aimants supraconducteurs
À l’époque, cette approche était coûteuse car les champs magnétiques suffisamment puissants pour faire le travail ne pouvaient être créés que par de puissants aimants supraconducteurs. Ceux-ci doivent être refroidis à la température de l’hélium liquide, une tâche difficile qui nécessite un équipement coûteux et encombrant.
Mais l’équipe SpinQ utilise plutôt des aimants permanents. Ceux-ci peuvent maintenant produire des champs d’une force allant jusqu’à un tesla, soit des dizaines de milliers de fois plus puissants que le champ terrestre.
Pour l’informatique quantique, le champ doit également être très régulier. L’équipe utilise donc une technique dénommée « shimming » qui génère un autre champ magnétique capable d’annuler toute irrégularité dans le champ plus fort. Le résultat est un champ magnétique extrêmement puissant et régulier.
Et c’est tout. Il suffit de connecter la machine à un ordinateur ordinaire avec un logiciel capable de la contrôler.
Bien qu’il ne traite que 2 qubits, le dispositif SpinQ est capable d’un certain nombre de calculs quantiques quintessenciels. Par exemple, il peut mettre en œuvre une version de l’algorithme de Grover, qui permet d’effectuer des recherches dans une base de données plus rapidement qu’un algorithme classique.
Avec seulement 2 qubits, aucun de ces algorithmes ne sera plus puissant que ce qui est possible avec un ordinateur classique. En effet, ils ne s’en approchent pas. Mais le but est de faire la démonstration du calcul quantique et de permettre aux étudiants de l’essayer eux-mêmes.
L’équipe de SpinQ affirme avoir expédié son premier modèle, le SpinQ Gemini, à des institutions au Canada, à Taïwan et en Chine. Mais à 50 000 dollars l’unité, ces endroits doivent être bien équipés.
C’est pourquoi l’entreprise lancera plus tard cette année la version moins chère basée sur la même plateforme. Elle travaille également sur un appareil plus puissant qui peut traiter 3 ou 4 qubits.
Cependant, ces appareils n’égaleront jamais la puissance des ordinateurs quantiques avec lesquels jouent Google, IBM, Microsoft et d’autres. L’un des inconvénients de l’informatique quantique basée sur la résonance magnétique nucléaire est que les machines ne peuvent pas traiter plus d’une douzaine de qubits. En effet, la question de savoir si ce type de calcul est vraiment quantique fait l’objet d’un débat.
Mais il est peu probable que les fabricants d’appareils SpinQ en soient réduits à cela. Leur objectif est l’éducation. « Nous pensons que les produits portables d’informatique quantique à faible coût faciliteront l’expérience pratique pour l’enseignement de l’informatique quantique à tous les niveaux », disent-ils.
https://www.discovermagazine.com/technology/a-desktop-quantum-computer-for-just-usd5-000
https://arxiv.org/abs/2101.10017
https://arxiv.org/pdf/2101.10017.pdf
