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Microsoft aurait enfin trouvé ses fermions de Majorana et a une IA Copilot quantique
Par Laurent Delattre, publié le 23 juin 2023
Depuis plus d’une décennie, Microsoft court après les fermions de Majorana comme certains courent après le Dodo ou le monstre du Lockness croyant les découvrir pour finalement se retrouver sur une fausse piste. Et si cette fois, c’était la bonne ?
Cela faisait bien longtemps que nous n’avions plus entendu parler des recherches de Microsoft Research sur l’informatique quantique et tout particulièrement de ses recherches pour découvrir et maîtriser les encore très énigmatiques « fermions de Majorana ». Depuis des années, ses chercheurs travaillent en effet avec les plus grands centres universitaires et de R&D pour non seulement prouver l’existence de ces quasi-particules mais aussi démontrer qu’ils sont les meilleurs candidats pour développer des « Qubits topologiques » à même de rendre l’informatique quantique moins perméable aux erreurs et donc plus à même de changer d’échelle et se montrer utile.
Mais jusqu’ici, les chercheurs avaient plutôt fait chou blanc pensant plusieurs fois avoir fait de grandes avancées pour finalement découvrir que leurs résultats n’étaient pas justes et tout reprendre à zéro.
« Il y a plusieurs années, nous avons entrepris de concevoir un tout nouveau qubit doté d’une stabilité inhérente au niveau matériel » explique Chetan Nayak, VP Quantum Hardware chez Microsoft. « Cette voie de développement était ardue à court terme, car elle exigeait que nous fassions une percée en physique qui avait jusqu’ici échappé aux chercheurs depuis des décennies. Après avoir surmonté de nombreux défis, nous sommes ravis de vous annoncer qu’un article révisé par des pairs, publié dans Physical Review B, une revue de l’American Physical Society, établit que Microsoft a franchi la première étape vers la création d’un superordinateur quantique fiable et pratique. Dans cet article, nous décrivons comment nous avons conçu un dispositif dans lequel nous pouvons induire de manière contrôlée une phase topologique de la matière caractérisée par des modes zéro de Majorana (MZM) ».
Microsoft aurait donc trouvé son Graal
Microsoft aurait donc finalement enfin atteint son Graal ou tout au moins franchit cette première étape clé consistant à maîtriser les quasi-particules Majorana. Le conditionnel s’impose. D’autant que, comme les précédentes annonces de Microsoft dans ce domaine, beaucoup de chercheurs ont déjà exprimé leur scepticisme à la lecture du dit papier scientifique publié sur xarchiv.
Cependant Microsoft se montre, cette fois, beaucoup plus affirmative qu’à l’accoutumée. « La phase topologique peut permettre d’obtenir des qubits très stables avec des empreintes réduites, des temps de porte rapides et un contrôle numérique. Cependant, le désordre peut détruire la phase topologique et empêcher sa détection. Notre article fait état de dispositifs présentant un désordre suffisamment faible pour passer le protocole de lacune topologique, démontrant ainsi cette phase de la matière et ouvrant la voie à un nouveau qubit stable. La version publiée de l’article présente des données provenant de dispositifs supplémentaires mesurés après les premières présentations de cette percée. Nous avons ajouté des tests approfondis du TGP avec des simulations qui le valident davantage. En outre, nous avons mis au point une nouvelle mesure du niveau de désordre dans nos dispositifs qui montre comment nous avons pu franchir cette étape et qui a permis d’apporter d’autres améliorations » affirme en effet Chetan Nayak.
Pour Microsoft, cette fois, ce n’est plus contestable, elle a bien franchi la première étape de sa roadmap qui doit désormais la conduire à produire dans les 10 ans à venir des supercalculateurs quantiques à haute fiabilité. « Create and control Majoranas : Achieved » affiche désormais la Roadmap de Microsoft. On y croirait probablement un peu plus si l’intégralité de cette roadmap ne ressemblait pas encore à du vaporware…
Cette roadmap est intéressante et logique mais manque clairement de précision et d’objectifs chiffrés contrairement à la Roadmap quantique d’IBM par exemple (cf. illustration ci-dessous), une Roadmap à laquelle Big Blue a jusqu’ici su respecter ce qui n’est clairement pas le cas de la vaste majorité de ses concurrents.
Des Quantum Eléments plus pragmatiques et utiles
Au-delà de ces recherches fondamentales au destin incertain, Microsoft est également actif dans l’univers quantique sur plusieurs fronts (cloud, outils de devs, simulateurs, etc.) avec bien évidemment son service Azure Quantum (qui héberge des machines physiques de IonQ, Quantinuum, Rigetti et du français Pasqal) en tête de gondole. Un service QaaS qui permet à des centres de recherche et des entreprises d’explorer le potentiel des ordinateurs quantiques et leurs applications pratiques. Et un service QaaS qui sert aussi aux propres expérimentations et recherche de la R&D du groupe. Du coup, Microsoft a profité de sa mise au point autour des fermions de Majorana pour annoncer d’autres innovations quantiques.
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Azure Quantum Eléments combine calcul haute performance (HPC) et intelligence artificielle (IA) pour accélérer certaines simulations de chimie par des facteurs allant jusqu’à 500 000 ! Le logiciel hybride mis au point par Microsoft Research utilise un modèle GPT-4 enrichi de données propres à l’informatique quantique et à la chimie. Il permet ainsi de simuler 1,5 million de configurations moléculaires potentielles dans des réactions complexes pour trouver des candidats prometteurs dans le cadre de développement de médicaments et de matériaux.
Dit autrement, voici l’un des premiers logiciels quantiques opérationnel et vraiment utile. Le « produit » est compatible avec plusieurs outils populaires de chimie computationnelle et il est déjà expérimenté par BASF, AkzoNobel, AspenTech, Johnson Matthey, SCGC et 1910 Genetics.
Évidemment, il y a bien un loup dans cette belle histoire. En réalité le logiciel actuel n’utilise pas encore de véritables ordinateurs quantiques. Il s’appuie sur des simulateurs exécutés sur les instances HPC d’Azure. Microsoft estime néanmoins que l’utilisation de vrais ordinateurs quantiques comme ceux de Pasqal permettra dans un proche avenir d’améliorer la précision des prédictions chimiques d’un facteur 100.
Reste qu’Azure Quantum Eléments n’est plus une expérimentation mais un produit commercialisé. Microsoft va en ouvrir l’accès en preview privée le 30 juin prochain. Les utilisateurs intéressés peuvent s’inscrire en suivant ce lien : Azure Quantum Elements Private Preview.
Parce que le quantique aussi mérite son Copilot
Enfin dernière grande annonce Microsoft de la semaine, Azure Quantum va aussi avoir droit à son IA générative « Copilot » !
« Copilot in Azure Quantum » est un assistant conversationnel permettant aux utilisateurs du service QaaS de Microsoft de communiquer en langage naturel avec une IA spécialisée en informatique quantique pour résoudre des problèmes complexes de chimie et de science des matériaux. C’est un outil de productivité qui peut fournir des tutoriels sur les sujets quantiques et chimiques et même écrire du code à partir d’un énoncé de problème. L’un des plus grands défis de l’informatique quantique est de permettre aux experts en la matière d’utiliser au mieux l’informatique quantique sans avoir besoin de suivre une formation approfondie en physique quantique ou en programmation quantique.
Copilot in Azure Quantum est disponible gratuitement et comprend un éditeur de code intégré, un simulateur quantique, une compilation de code transparente, et des capacités de requête et de visualisation des données. Pour l’essayer, rendez-vous sur ce lien : Quantum coding with Copilot in Azure Quantum.
Sans en avoir l’air, cette dernière annonce est peut-être la plus importante de toutes à court terme. Car l’informatique quantique et la programmation quantique sont des domaines particulièrement complexes à appréhender. Et la capacité d’explication de l’IA de Microsoft les rend soudain infiniment plus accessibles. De quoi occuper tout votre été, si vous avez envie d’explorer le domaine…
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