Auteur Sujet: Informatique Quantique de Bit à Qubit  (Lu 11517 fois)

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Anonyme

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Informatique Quantique de Bit à Qubit
« Réponse #60 le: 01 décembre 2022 à 18:33:01 »

Communication Ministère des affaires étrangères :

La France transmet son premier message diplomatique en cryptographie post quantique.

L’ambassade de France aux États-Unis a envoyé à Paris son premier message diplomatique chiffré grâce à une nouvelle génération de cryptographie, dite post quantique, ayant pour objectif de résister aux capacités de déchiffrage d’un ordinateur quantique.

💻 Un ordinateur quantique sera bientôt en capacité de casser les algorithmes de cryptographie utilisés aujourd’hui : il est donc indispensable de développer et maîtriser les technologies de cryptage permettant de protéger, à l’avenir, les communications sensibles.

Le message diffusé ce 30 novembre 2022 a permis de transmettre le mémorandum signé ce même jour entre la ministre de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche, Sylvie Retailleau, et la Docteure Arati Prabhakar, directrice de l’Office of Science and Technology Policy (OSTP) des États-Unis, visant à soutenir les projets de coopération entre la France et son partenaire américain sur le quantique.

Ce mémorandum s’inscrit dans le cadre du plan Quantique annoncé par le président de la République Emmanuel Macron en janvier 2021. Il fait suite aux conclusions du G7 de Munich du 28 juin 2022 qui encouragent les nations du G7 à coopérer sur les enjeux stratégiques de développement des industries quantiques et des solutions de cryptographie post quantique.

Pour cette expérimentation, réalisée à l’occasion de la visite d’État du Président Emmanuel Macron aux États-Unis, le Ministère de l'Europe et des Affaires étrangères s’est appuyé sur les travaux de la startup CryptoNext Security, entreprise issue des travaux de recherche d’Inria, du CNRS - Centre national de la recherche scientifique et de Sorbonne Université et qui développe des solutions de cryptographie post-quantique.

Le plan quantique français bénéficie d’1,8 milliard d’euros de France 2030. Il comporte un volet de 150 millions d’euros destiné à concevoir des méthodes cryptographiques résistant à l’ordinateur quantique.
Face à cette menace systémique, l’initiative préfigure l’évolution des infrastructures numériques critiques en France. Prenant en compte ce contexte technologique et l’environnement international actuel, le Gouvernement français présentera, d’ici la fin du premier trimestre 2023, un premier plan d’action, intégrant une méthodologie et un calendrier de migration vers la cryptographie post quantique de ces infrastructures critiques.

Le plan d’action visera à organiser la migration vers la cryptographie post quantique. Il permettra aussi d’affirmer l’avance de la France sur ce sujet, en tenant compte des enjeux de sécurité, de technologie et de maîtrise industrielle. Pour favoriser cette dynamique industrielle, ce plan devra aussi s’inscrire dans une cohérence d’action européenne.

Fabien Fieschi Jean-Charles Faugere

Anonyme

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Informatique Quantique de Bit à Qubit
« Réponse #61 le: 01 décembre 2022 à 18:43:10 »
Communication Pasqual :

New paper is out! Very excited to share our latest research from PASQAL about Graph Machine Learning (GML) on Neutral Atoms (https://lnkd.in/ecPhGtds)

What's GML?
In many fields such as chemistry, bioinformatics, social network analysis or computer vision, data has an inherent graph structure (think complex protein-protein interaction graphs). GML consists in finding a clever representation of these graphs to learn and extract information from their structure.

What did we do?
1. By encoding graphs with individual atoms and applying cool quantum dynamics to them, we created a quantum representation of these graphs (real photo of the graph as a bunch of atoms 👇)
3. We tested our QML approach on a real dataset and trained our model to predict the toxicity of 286 different molecules.
4. While we did not achieve crazy scores compared to classical ML methods, we show that our method creates a rich feature space that cannot be reproduced by classical computers.

Is this cool?
It's the first time in the world (!!) that a graph-QML model is deployed on an actual quantum computer made of neutral atoms. This project put together a dozen scientists (experimental and theorists) and skilled engineers for over a year. A huge thanks to the whole team Boris Albrecht Lucas Leclerc Luis Ortiz Gutiérrez Slimane Thabet Mauro D'Arcangelo Vincent Elfving Lucas Lassablière Henrique Silvério Bruno Ximenez Louis-Paul Henry Adrien Signoles and Loïc Henriet

Anonyme

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Informatique Quantique de Bit à Qubit
« Réponse #62 le: 03 décembre 2022 à 06:38:16 »
Délégation Française du Quantum Computing aux US

Aller, on hisse lafibre.info comme acteur.  :)

alain_p

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Informatique Quantique de Bit à Qubit
« Réponse #63 le: 03 décembre 2022 à 23:17:00 »
J'ai traduit l'article de Sabien Hossenfelder dont je parlais plus haut, avec l'aide de Google Traduction pour aller plus vite, et quelques corrections de ma part.

Elle évoque le même genre de problèmes que souligne Serge Haroche, mais avec bien plus de détails. Cela peut intéresser certains qui n'ont pas envie de lire un long article en anglais. Je n'ai pas tout repris, mais seulement la fin où elle parles des problèmes de la technologie. Pour comprendre certaines de ses remarques, il faut savoir que dans le milieu de la physique, Sabien Hossenfelder est connue pour être assez sarcastique.

http://backreaction.blogspot.com/2022/11/quantum-winter-is-coming.html

Citer
Saturday, November 05, 2022

Quantum Winter Is Coming

....
Parlons maintenant des problèmes. Il y a d'abord les qubits. Les produire n'est pas le problème, en effet il existe de nombreuses manières différentes de produire des qubits. J'ai passé en revue les avantages et les inconvénients de chaque approche dans une vidéo précédente, alors regardez la si vous voulez en savoir plus. Mais un problème général avec les qubits est la décohérence, ce qui signifie qu'ils perdent rapidement leurs propriétés quantiques.

Les systèmes actuellement les plus développés sont les qubits supraconducteurs et les pièges à ions. Les qbits supraconducteurs sont utilisés par exemple par IBM et Google. Pour qu'ils fonctionnent, ils doivent être refroidis à 10-20 milli Kelvin, c'est plus froid que l'espace inter-sidéral. Même ainsi, ils décohérence dans les 10emes de micro-secondes.

Les pièges à ions sont utilisés par exemple par IonQ et Honeywell. Ils doivent « seulement » être refroidis à quelques Kelvin au-dessus du zéro absolu. Ils ont des temps de cohérence beaucoup plus longs, jusqu'à quelques minutes, mais ils sont également beaucoup plus lents à réagir aux opérations, il n'est donc pas clair a priori quelle approche est la meilleure.

Je dirais qu'elles sont toutes les deux aussi mauvaises. Le refroidissement n'est pas seulement coûteux et énergivore, il nécessite beaucoup d'équipement et il est difficile de l'adapter à des ordinateurs quantiques plus grands. Il semble qu'IBM essaie de le faire en battant des records du monde dans la construction de grands conteneurs cryogéniques. Je suppose que si le truc avec l'informatique quantique ne marche pas, ils peuvent les louer pour que les gens se fassent congeler la tête.

Certains qubits fonctionnent à température ambiante, les plus prometteurs étant actuellement les systèmes de lacunes d'azote et la photonique sur puce. Cependant, pour les deux, aucun ordinateur quantique fonctionnel n'existe à ce jour et on ne sait même pas quels peuvent être les défis, et encore moins comment les surmonter.

Le prochain plus gros problème est de combiner ces qubits. Encore une fois, le problème est que les effets quantiques sont  fragiles, de sorte que l'ordinateur quantique est extrêmement sensible au bruit. Le bruit apporte des erreurs. Vous pouvez les corriger dans une certaine mesure, mais cette correction d'erreur nécessite plus de qubits.

Plus de qubits posent des problèmes en eux-mêmes, par exemple, ils ont tendance à ne pas être aussi indépendants qu'ils le devraient, un problème connu sous le nom de "diaphonie". C'est un peu comme si vous essayiez d'écrire tout en déplaçant vos pieds en cercles. Cela devient vraiment difficile. Les états des qubits dérivent également si vous les laissez sans surveillance. En effet, c'est un peu un mystère pour le moment ce que fait un ordinateur quantique si vous ne calculez pas avec lui. C'est comme s'il était difficile de calculer ce que fait un grand système quantique. Peut-être pouvons-nous le mettre sur un ordinateur quantique ?

Et enfin, il y a la question des algorithmes : peu d'algorithmes pour les ordinateurs quantiques sont connus, une question qui passe souvent sous silence car tout le monde se concentre sur la technologie. Wikipedia a utilement une liste d'algorithmes
quantiques. C'est court. Plusieurs de ces algorithmes ne calculent rien d'utile en pratique, et pour certains, on ne sait pas s'ils conduisent à une accélération.

Comme le montre clairement ce bref résumé, les défis sont énormes. Mais où en est la technologie ? Les plus grands ordinateurs quantiques actuels ont entre 50 et 100 qubits, bien qu'IBM ait une feuille de route indiquant qu'ils veulent atteindre le millier l'année prochaine. Deux approches différentes ont démontré un "avantage quantique", c'est-à-dire qu'elles ont effectué un calcul plus rapidement que l'ordinateur conventionnel actuellement le plus rapide aurait pu le faire. Cependant, dans ces démonstrations d'avantage quantique, les appareils exécutaient des algorithmes qui ne calculaient rien d'utile.

Le calcul "utile" record pour les ordinateurs quantiques est la factorisation des nombres premiers de 21. C'est le nombre, pas le nombre de chiffres. Oui, la réponse est 3 fois 7, mais si vous le faites sur un ordinateur quantique, vous pouvez le publier dans Nature. Au cas où vous seriez impressionné par cet accomplissement, permettez-moi de préciser que faire ce calcul avec l'algorithme standard et la correction d'erreur est bien au-delà de la capacité des ordinateurs quantiques actuels. Ils ont en fait utilisé un algorithme simplifié qui fonctionne pour ce nombre en particulier.

Pour être juste, il y a eu quelques applications astucieuses d'algorithmes quantiques pour des exemples simples en chimie quantique et en apprentissage automatique, mais rien de tout cela n'est même proche d'être commercialement intéressant.

De combien de qubits avez-vous besoin pour qu'un ordinateur quantique fasse quelque chose d'intéressant commercialement ? Les estimations actuelles indiquent qu'il s'agit de plusieurs centaines de milliers à quelques millions de qubits, en fonction de ce que vous voulez calculer et de votre tolérance aux erreurs.

De nombreux passionnés d'informatique quantique affirment que nous y arriverons rapidement grâce à la loi de Moore. Malheureusement, je dois vous informer que la loi de Moore n'est pas une loi de la nature. Cela fonctionnait pour les ordinateurs conventionnels car ceux-ci pouvaient être miniaturisés. Cependant, vous ne pouvez pas miniaturiser les ions ou la longueur d'onde Compton des électrons. Ils sont déjà aussi petits que possible. La nature est parfois une garce.

Au cours des dernières années, il y a eu du bruit autour des ordinateurs quantiques de taille intermédiaire bruités, ou NISQ en abrégé. Ce sont de petits ordinateurs quantiques dans lesquels vous acceptez simplement le bruit, un peu comme les commentaires YouTube. Mais personne ne semble avoir trouvé quoi que ce soit d'utile à faire avec eux et le battage médiatique autour d'eux s'est sensiblement calmé récemment.

Je suppose que vous comprenez maintenant pourquoi je suis extrêmement sceptique quant à la proximité d'applications commercialement pertinentes des ordinateurs quantiques. Mais écoutons ce que d'autres personnes disent.

Il y a par exemple Mikhail Dyakonov, un prof de physique qui a travaillé sur les choses quantiques bien plus longtemps que moi. Il a écrit un livre qui a été publié en 2020 sous le titre « Will We Ever Have a Quantum Computer ? Il n'a que 49 pages, ce qui se passe si vous acceptez d'écrire un livre mais que vous remarquez ensuite que vous préférez faire autre chose. Il termine en répondant à sa propre question :

    « Non, nous n'aurons jamais d'ordinateur quantique. Au lieu de cela, nous pourrions avoir des dispositifs quantiques
    spéciaux (et extrêmement coûteux) fonctionnant à des températures millikelvin. La saga de l'informatique quantique
    attend une analyse sociologique approfondie, et quelques leçons pour l'avenir devraient être tirées de cette aventure
    fascinante."

La brièveté du livre de Dyakonov est contrebalancée par un autre livre "Law and Policy for the Quantum Age" de Chris Hoofnagle et Simson Garfinkle, qui fait 602 pages. Leur livre vient d'être publié plus tôt cette année, il est disponible gratuitement en ligne et il y a une adorable photo de chat sur la couverture, alors allez-y sans hésiter. Hoofnagle est professeur de droit et Garfinkle est un data scientist, mais leur livre a été fortement informé par des personnes qui travaillent dans l'informatique quantique. Ils examinent les scénarios futurs possibles. Le scénario le plus probable, disent-ils, est « l'hiver quantique » qu'ils décrivent comme suit :

    "Dans ce scénario (appelez-le" Quantum Winter "), les appareils informatiques quantiques restent bruyants et ne
    n'atteigent jamais un avantage quantique significatif... Après qu'une énorme quantité d'argent public et privé ait
    été dépensée pour développer les technologies quantiques, les entreprises du domaine se limitent à la recherche
    d'applications ou tout simplement échouent, et les plans de carrière tournent court. Si cela se produit, le financement
    finit par se tarir pour l'informatique quantique. Les universitaires et les scientifiques dans le domaine se réorganisent
    et changent de sujet, ou apparaissent simplement hors de propos, voire embarrassants."

Ensuite, il y a Victor Galitski, professeur au Joint Quantum Institute de l'Université du Maryland qui a écrit dans un article de 2021 sur LinkedIn :

    "Le nombre d'algorithmes quantiques connus, qui promettent un avantage par rapport au calcul classique, n'est que
    peu nombreux (et aucun d'entre eux ne "résoudra le réchauffement climatique" c'est sûr). Plus important encore,
    aucun de ces algorithmes n'a été utilisé dans la pratique jusqu'à présent et l'écart entre ce qui est nécessaire pour les
    réaliser et le matériel actuellement disponible est énorme, et ce n'est pas seulement une question de chiffres. Il y a des défis 
    qualitatifs avec la mise à l'échelle, qui prendront probablement des décennies à  être résolus (si jamais ils le sont).

Plus récemment, il y avait un article d'opinion de Nikita Gourianov dans le Financial Times. Nikita travaille sur l'informatique quantique à l'Université d'Oxford. Il écrit:

    "Alors que plus d'argent coulait [dans l'informatique quantique], le domaine s'est développé et il est devenu de
    plus en plus tentant pour les scientifiques de survendre leurs résultats... Après quelques années, une perspective
    très exagérée sur la promesse de l'informatique quantique a atteint le courant dominant, conduisant à… la formation
    d'une bulle classique."

Il souligne ensuite qu'aucune entreprise d'informatique quantique ne fait actuellement de profit et que :

    "Le peu de revenus qu'ils génèrent provient principalement de missions de conseil visant à enseigner à d'autres
    entreprises "comment les ordinateurs quantiques aideront leur entreprise".

Je dois dire que je ne suis pas d'accord sur le dernier point, car les grandes entreprises ont un autre moyen de gagner de l'argent avec les ordinateurs quantiques, à savoir en les louant aux universités. Et puisque les gouvernements injectent de l'argent dans la recherche, c'est une façon assez prometteuse d'injecter l'argent des impôts dans votre entreprise. Imaginez que le LHC appartienne à Google et que les physiciens des particules doivent payer pour l'utiliser.

C'est comme çela que je pense çela va se passer avec l'informatique quantique : d'abord, toutes les petites startups vont faiblir parce qu'elles n'atteignent pas leurs objectifs, le capital-risque va s'évaporer, et tous les informaticiens quantiques suréduqués dans le milieu universitaire utiliseront l'argent des subventions pour payer quelques grands entreprises qui possèdent les seuls appareils utilisables. Et bien que ces appareils soient des objets de recherche intéressants, ils ne seront pas utiles pour des applications commerciales.

Je peux me tromper totalement bien sûr. Peut-être que l'une de ces start-up proposera une plate-forme informatique quantique évolutive. Je ne sais pas, je fais des suppositions autant que tout le monde.

Mais si l'hiver quantique arrive, qu'est-ce que cela signifie pour vous et moi ? Eh bien, certaines personnes perdront beaucoup d'argent, mais cela signifie simplement qu'elles en avaient trop au départ, donc je ne peux pas dire que cela me dérange tant que ça. Il y aura également moins de gros titres sur la façon dont l'informatique quantique est censée révolutionner telle ou telle chose, ce qui, je dirais, est un bon développement. Et nous verrons de nombreuses personnes qui travaillaient dans l'informatique quantique se tourner vres dans d'autres professions. Il y a de fortes chances que dans dix ans, vous puissiez avoir une conversation agréable sur les détails les plus fins de l'enchevêtrement de plusieurs particules avec votre chauffeur de taxi. Je ne sais pas pour vous, mais j'attends avec impatience l'hiver quantique.