Horse Ridge est une « puce de contrôle cryogénique » comprenant quatre canaux radiofréquences, chacun étant capable de gérer jusqu’à 32 qubits, soit un total de 128 qubits qui peuvent être supraconducteurs ou de spin. Reste maintenant à construire un calculateur avec 128 qubits…
Intel avait annoncé sa puce Horse Ridge en décembre dernier. Le fondeur la présentait alors comme unique en son genre, permettant de « simplifier considérablement la complexité [et] d’accélérer le développement de calculateurs quantiques ». Pour la mettre au point, il s’est associé à QuTechTU, un centre de recherche fondé par Delft University of Technology (TU Delft) et The Netherlands Organisation for Applied Scientific Research (TNO).
Au-delà des (habituelles) promesses de révolutionner l’informatique quantique, les détails manquaient cruellement à l’appel. Le géant de Santa Clara a profité de l’International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) de 2020 pour en dévoiler « les principales capacités techniques », sans informations sur une éventuelle disponibilité.
Horse Ridge : quatre canaux pour gérer 4x 32 qubits, dans 16 mm²
Cette « puce de contrôle cryogénique » prend la forme d’un carré de 4 x 4 mm gravée en 22 nm FinFET Low Power (FFL). Elle permet de « manipuler l'état des qubits dans un système quantique avec des impulsions micro-ondes ». Elle est divisée en quatre parties, chacune comprenant des antennes permettant de contrôler jusqu’à 32 qubits.
Elle exploite pour cela du multiplexage fréquentiel. Une seule puce « peut ainsi contrôler jusqu'à 128 qubits, ce qui réduit considérablement le nombre de câbles et d’équipements qui était auparavant requis ».Intel affirme avoir « optimisé sa technologie de multiplexage afin de permettre au système de réduire les erreurs de "changement de phase", un phénomène pouvant se produire lors du contrôle de nombreux qubits à différentes fréquences ».
Son taux de fiabilité serait ainsi de 99,9 %.
Jusqu’à 128 qubits supraconducteurs ou de spin…
Horse Ridge fonctionne avec une large plage de fréquences – allant de 2 à 20 GHz – lui permettant de contrôler aussi bien des qubits supraconducteurs (alias transmons) et des qubits de spin. Pour les premiers il faut généralement des fréquences entre 6 et 7 GHz, contre 13 à 20 GHz pour les seconds.
De son côté, Intel travaille principalement sur les qubits de spin car ils ont l’avantage de fonctionner à des températures « aussi élevées que 1 K » (kelvin), soit -272,15°C. Les transmons sont généralement aux alentours de quelques millikelvins, et donc très proches du zéro absolu (−273,15 °C). À de telles températures, ne serait-ce qu’un dixième de degré gagné est très loin d’être négligeable. De son côté, Horse Ridge fonctionne à 3 K, soit -270,15°C.
Crédits : Intel
… reste à construire une telle machine
Il faudra maintenant attendre de voir ce que pourra en faire Intel, ou ses partenaires, dans le cadre de la construction d’un calculateur quantique. L’enjeu est important puisqu’une telle machine avec suffisamment de qubits pourrait mettre à mal des algorithmes de chiffrement.
Pour rappel, Google annonçait en octobre avoir atteint la « suprématie quantique », c’est-à-dire « prouver expérimentalement l’avantage du quantique sur le classique pour un algorithme donné ». IBM avait par contre rapidement réfuté cette affirmation. Dans tous les cas, il s’agissait d’une expérience bien particulière, sans rapport avec la cryptographie.
Sycamore, la puce du calculateur quantique de Google, utilisait alors 53 qubits « seulement ». Mais si Horse Ridge doit permettre d’en gérer 128, la puce s'arrête là : il faut encore construire une machine avec plus d’une centaine de qubits, parvenir à les garder dans un état de superposition et réaliser des calculs... et ce sera tout sauf simple.
Commentaires (9)
#1
J’ai eu peur pendant quelques secondes.
C’est juste la puce de contrôle des QBits, pas le processeur en lui-même. Il ne “reste plus” qu’à y mettre des QBits (stables et fonctionnels) et à descendre à 1°K pour que ça serve à quelque chose.
XD
#2
DE ce que j’en sais, le zéro absolu est théorique et inacessible et c’est la témpérature à laquelle plus rien de ne bouge (les atomes).
Ici Intel propose une puce capable de fonctionner à presque le zéro absolu, le but étant de ralentir un max les qubits pour prédire leur trajectoire et mieux les pilotes (genre Bullet time à la Matrix poussé au max avec les balles des agents comme qubits).
La question que je me pose alors est de savoir si on est capable d’atteindre et de maintenir en tout temps cette température et si la moindre variation au dixième peut engendrer des érreurs (genre bug FPU des Pentiums au début).
#3
On peut tenir quelques millikelvin dans des “frigidaires” (c’est notre jargon). Mais les dits “frigidaires” font pas loin de 3m de haut et sont structurés en étages. Donc les quelques millikelvin sont dans une cellule toute petite ne pouvant accueillir que quelques puces (pas la peine de tenter de faire ses propres legumes surgelés, ça ne rentre pas !). En France, nos frigos descendent à 3 millikelvins (-273.147°C) contre -273.15°C pour le 0 absolu. On est pas mal.
Et oui, si la température varie ne serait-ce qu’un peu, on rate la mesure du spin et donc ça ne marche pas. Mais bon, en quantique de toute façon on a jamais une seule mesure: on en fait plusieurs et on corrige par la suite, c’est intrinsèque à la techno pour le moment. Donc si une mesure rate ce n’est pas bien grave. On restera dans la tolérance sur le bench de mesure. Il ne faudra pas que ça se reproduise à chaque fois par contre.
#4
Donc en gros, pour exploiter cette puce de contrôle il faudrait 128 frigidaires à relier à cette puce ? Que tous ces “frigidaires” arrivent à maintenir leur puce proche du zéro absolu tout en garantissant une variation de température quasi nul afin que les 128qbit puissent être utilisés ?
#5
Non pas du tout, dans un frigidaire tu mets une puce avec plein de Qbits dessus (le “plein” reste à définir, mais ça ira croissant avec le temps et la maîtrise technologique ). Mais par contre, une puce quantique = un frigidaire ça c’est sûr. Mais une puce quantique contient plusieurs Qbits.
Pour faire un parallèle simple avec un monde plus connu :
Donc faire tourner une puce quantique, ça revient en gros à faire tourner un gros CPU sous Hélium liquide (car l’Azote liquide ce n’est pas assez froid).
#6
Donc pour l’instant, on est de retour au stade de l’ENIAC en terme de volume occupé par rapport aux performances attendues.
Le plus gros défi étant de faire fonctionner tout ça à température ambiante.
#7
Exactement. On en est encore aux balbutiements des technologies quantiques, rien n’est fait et tout est à découvrir… et c’est ce qui fait son côté passionnant !
PS: Mention spéciale à la rédaction sur cet article où les pincettes requises ont été prises. il était facile de tomber dans le piède du “premier processeur quantique”, alors que ce n’est clairement pas le cas. Merci de ne pas être tomber dans la facilité et d’avoir pris le temps pour comprendre !
#8
#9
OK merci pour ces précisions je me doutais bien dire des conneries ;)