Naviguer dans le monde étrange de la mécanique quantique


Le Dr Ilana Wisby parle de rapprocher la physique et la musique et explique pourquoi l’informatique quantique a le potentiel de remodeler le monde tel que nous le connaissons.

L’informatique quantique est à la hauteur de certaines des technologies émergentes les plus récentes. Alors qu’il en est encore à ses balbutiements, les chercheurs quantiques et les principaux acteurs de l’industrie travaillent sans relâche pour libérer son potentiel ahurissant.

Parmi les avancées les plus récentes de l’informatique quantique, citons le premier ordinateur quantique d’IBM en dehors des États-Unis le mois dernier, un ordinateur quantique chinois qui pourrait résoudre un problème en 200 secondes, et une étape importante vers un Internet quantique par les chercheurs du Laboratoire Fermi.

Plus près de l’Irlande, la société britannique Oxford Quantum Circuits a récemment construit ce qu’elle prétend être l’ordinateur quantique le plus avancé du pays.

Le Dr Ilana Wisby, PDG et co-fondateur d’Oxford Quantum Circuits, a déclaré à Siliconrepublic.com qu’il lançait également l’informatique quantique en tant que service, aidant les utilisateurs finaux à libérer le potentiel de l’informatique quantique.

« Bien que nous ayons l’intention de fournir des ordinateurs quantiques sur site à nos clients, les ordinateurs quantiques – compte tenu de leur taille, de leur sensibilité aux vibrations, de l’utilisation d’équipements cryogéniques, du coût et du besoin d’ingénieurs travaillant 24 heures sur 24 pour les mettre à l’échelle – ne sont pas facilement accessibles. par la plupart des utilisateurs finaux souhaitant explorer les avantages techniques et commerciaux de l’informatique quantique », a-t-elle déclaré.

« En amenant nos systèmes dans le cloud, à portée de main de nos clients, nous leur offrons la possibilité de démontrer à quel point le quantum peut avoir une grande portée dans leurs industries. »

Wisby a obtenu son doctorat en physique quantique à Royal Holloway, Université de Londres, où elle a passé la plupart de son temps en tant qu’étudiante dans l’industrie au National Physical Laboratory.

Elle est également membre du conseil consultatif du Quantum Metrology Institute et membre du Future Council on Quantum du Forum économique mondial.

Fait intéressant, Wisby a étudié à la fois la musique et la physique à Royal Holloway. « C’était certainement une sacrée juxtaposition de sauter entre des équations différentielles de second ordre et d’écrire des essais sur la musique, le pouvoir et la politique ! À bien des égards, j’ai trouvé la combinaison assez complémentaire », a-t-elle déclaré.

«Ma pratique musicale depuis mon plus jeune âge m’a aidé à penser de manière créative, à m’exprimer efficacement, à jouer devant le public et m’a surtout appris une discipline intense. Au cours de mon diplôme, j’ai pu continuer à performer et à développer les compétences créatives et de communication qui m’ont absolument aidé à me donner une approche, un angle et un état d’esprit uniques au sein de mon diplôme de physique.

« Le monde quantique est bizarre »

Alors que le quantum apporte une nouvelle façon de calculer, les ordinateurs quantiques ne sont pas simplement une évolution des ordinateurs classiques, fonctionnent selon un ensemble de règles entièrement différent.

« Le monde quantique décrit la nature à ses plus petites échelles. Il décrit un monde très différent du monde de nos expériences quotidiennes. Il prédit que le monde au niveau le plus intime et fondamental (atomes et photons) est aléatoire et incertain.

C’est ici, à l’échelle nanométrique, que des propriétés uniques peuvent être exploitées pour construire des ordinateurs quantiques selon Wisby.

« Dans le monde quantique, tout est divisé en niveaux. Par exemple, un électron dans un atome peut se trouver dans l’un des quelques niveaux d’énergie définis. Mais le monde quantique est étrange. Donnez un coup d’énergie à un électron et il sautera instantanément d’un niveau à un autre.

Pour mettre cela en perspective, elle a dit d’imaginer conduire une voiture. Dans une voiture ordinaire, vous voudrez peut-être augmenter votre vitesse de 5 km par heure à 20 km par heure, mais cela vous obligerait à accélérer et à monter progressivement pour atteindre cette vitesse.

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« Si vous conduisiez une voiture quantique, vous pourrez peut-être voyager à 5 km par heure, 20 km par heure ou 80 km par heure, mais à aucune vitesse entre les deux. Changez de vitesse et vous passerez soudainement de 5 km/h à 20 km/h. Le changement de vitesse serait instantané, donc vous ne sentiriez même pas l’accélération.

Ceci, ainsi que d’autres concepts, tels que la superposition et l’intrication, est ce qui permet de construire des bits quantiques ou Qubits – les blocs de construction de l’informatique quantique.

Ce nouveau type d’informatique rendra possibles de toutes nouvelles formes de traitement de l’information. « Nous parlons d’un véritable changement de paradigme », a déclaré Wisby.

« L’informatique quantique a le potentiel de remodeler le monde tel que nous le connaissons »
– DR ILANA WISBY

« La puissance de l’informatique quantique nous permettra de transformer le laboratoire moderne grâce à une modélisation et une découverte de matériaux considérablement améliorées, offrant un impact et une innovation considérables pour permettre la découverte de médicaments, développer de nouvelles technologies de batterie et bien plus encore. »

Parce que les ordinateurs quantiques ne sont pas limités à un état binaire de uns et de zéros, ils permettent de traiter l’information d’une manière jamais possible auparavant.

« L’informatique quantique a le potentiel de remodeler le monde tel que nous le connaissons : révolutionner les entreprises, ouvrir la voie à de nouvelles approches dans toutes sortes de domaines et résoudre certains des problèmes les plus difficiles au monde », a déclaré Wisby.

« Comme pour tout changement de paradigme, il est impossible de prédire ses ramifications exactes. Ce que nous savons, c’est que nous ne pouvons pas résoudre les problèmes avec les mêmes ordinateurs que nous avons utilisés lorsque nous les avons créés.

Des applications passionnantes

Lorsqu’on lui a demandé ce qui l’excitait le plus en ce qui concerne le potentiel de l’informatique quantique, Wisby a déclaré qu’il était difficile de choisir.

« Si je devais choisir un domaine qui me passionne le plus, ce serait le potentiel d’impact sur l’efficacité énergétique mondiale et aider à construire un avenir plus durable », a-t-elle déclaré,

« Les ordinateurs quantiques peuvent un jour aider à développer de meilleures technologies de batterie grâce à une simulation et une compréhension plus précises des pérovskites pour les cellules solaires, développer de meilleures solutions de stockage d’hydrogène ou augmenter la durabilité du stockage de batterie. »

Elle a également parlé des premières expériences de la plate-forme d’informatique quantique de sa propre entreprise, en particulier dans les domaines de la cryptographie et de la cybersécurité.

« Cambridge Quantum sera le premier à accéder à notre QCaaS pour faire la démonstration de sa plate-forme de cybersécurité IronBridge, qui extrait une entropie certifiée parfaite des ordinateurs quantiques pour générer des clés cryptographiques non piratables », a-t-elle déclaré.

« D’autres incluront des institutions financières qui auront un excellent aperçu de leurs stratégies de négociation et de gestion des risques [and] des sociétés pharmaceutiques simulant des molécules à l’aide de VQE.

VQE, ou variationnel quantum eigensolver, est un algorithme phare de la chimie quantique utilisant des ordinateurs quantiques à court terme.

« En fin de compte, alors que nous accueillons les inscriptions sur notre liste bêta d’utilisateurs, nous visons à sélectionner des projets uniques en leur genre, qui n’ont jamais été réalisés auparavant, tout en restant concentrés sur des applications réelles. »

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