Start-up californienne Bleximo fait le pari que son approche spécifique à l'application de l'informatique quantique est plus efficace - voire transformatrice - pour résoudre des problèmes pratiques très complexes dans toute une gamme d'industries - de la logistique mondiale et de l'aérospatiale aux produits pharmaceutiques, aux matériaux avancés et à la production et la distribution d'énergie. L'entreprise, qui "alimente l'innovation grâce à l'informatique quantique", développe depuis 2018 des systèmes informatiques supraconducteurs complets spécifiques aux applications, en collaboration avec des partenaires de R&D de premier plan tels que le Université de Californie à Berkeley ainsi que Lawrence Berkeley National Laboratory ainsi que d'autres entreprises de l'écosystème de l'informatique quantique.
La différenciation stratégique s'accompagne de la méthodologie de co-conception de Bleximo, où le codage et la conception matérielle se succèdent, l'accent étant mis sur l'augmentation de la vitesse d'exécution d'un algorithme particulier. L'approche holistique sous-jacente du développement de produits, couvrant tout, de la physique fondamentale des supraconducteurs à l'architecture logicielle d'un système informatique quantique déployé, intègre des algorithmes, des logiciels et du matériel dans une seule plate-forme.
Cette stratégie de développement unifiée est similaire pour tous les cas d'utilisation, bien que chaque système informatique puisse nécessiter des modifications et des améliorations spécifiques à une application donnée. En tant que tel, il est fondamental pour le modèle commercial de Bleximo de collaborer étroitement avec les clients et les partenaires de R&D - qu'il s'agisse d'agences gouvernementales, de laboratoires nationaux, d'institutions universitaires ou d'autres entreprises technologiques - pour assurer une compréhension granulaire de leurs problèmes de flux de travail respectifs et des exigences informatiques en aval.
Co-conception et collaboration
Fabio Sanches est responsable de l'ingénierie quantique chez Bleximo, travaillant avec les clients pour développer des algorithmes quantiques ciblés qui résolvent leurs problèmes de calcul difficiles tout en créant un cadre logiciel pour la co-conception d'algorithmes et de matériel. Selon Sanches, la raison d'être des ordinateurs quantiques spécifiques à une application est de relever un défi auquel le client est confronté du point de vue du calcul haute performance. « Le client aura généralement un problème qui nécessite beaucoup de puissance de calcul et un temps considérable, même avec un accès à des ressources informatiques de pointe », explique-t-il. "Ces problèmes sont les meilleurs candidats pour étudier l'efficacité et les avantages des solutions d'informatique quantique."
En commençant par une classe spécifique de problèmes pratiques - par exemple, l'optimisation de la chaîne d'approvisionnement ou la tarification des produits financiers - la tâche de Sanches et de ses collègues est de comprendre quels algorithmes quantiques ont du sens pour résoudre le problème en question. La fin du jeu des temps d'exécution raccourcis et des opérations plus rapides dépend de l'interfonctionnement étroit entre l'équipe des algorithmes de Bleximo et la fonction d'ingénierie matérielle.
"C'est le va-et-vient où nous ajoutons de la valeur pour nos clients", note Sanches. "En fin de compte, parce que les ordinateurs quantiques sont les mieux adaptés à certains problèmes, nous pensons qu'il est logique de construire des systèmes entièrement adaptés à ces tâches en co-développant des algorithmes quantiques, des processeurs quantiques et du matériel de support qui sont réglés pour ces applications spécifiques."
Réduction du coût et de la complexité
L'approche spécifique à l'application, à son tour, signifie que Bleximo est en mesure d'éliminer une grande partie de la surcharge matérielle associée aux systèmes informatiques quantiques, ce qui réduit les investissements initiaux. « Notre mantra est qu'une moindre complexité se traduit par une plus grande fiabilité et des coûts d'investissement et d'exploitation moindres », explique Chiara Pelletti, directrice de l'ingénierie matérielle de la société. À l'extrémité pointue du système, cela signifie que les qubits et les coupleurs - ainsi que les composants de processeur, les contrôleurs micro-ondes et d'autres blocs de construction matériels - ne sont ajoutés que sur une base "indispensable" plutôt que "agréable à avoir".
"L'objectif est de déterminer la meilleure architecture pour un processeur quantique spécifique à l'application - combien de qubits de différents types sont nécessaires et comment ils se connectent les uns aux autres - et de concevoir le matériel pour s'assurer qu'il peut exécuter efficacement des opérations de porte spécifiques", ajoute Pelletti. En d'autres termes : concevez l'architecture matérielle la plus simple possible pour fournir les fonctionnalités nécessaires au logiciel, tout en créant une plate-forme susceptible d'évoluer vers un plus grand nombre de qubits au fil du temps.
Pour rationaliser la conception de ces processeurs quantiques supraconducteurs spécifiques à l'application, Pelletti et son équipe ont développé un outil logiciel pour l'optimisation des puces quantiques - en fait, une disposition automatisée des puces pour le placement optimal de tous les composants du processeur. "Le flux de travail comprend le réglage fin de zones de processeur de plus en plus grandes dans le but de répondre aux spécifications et d'améliorer le temps de cohérence, qui est le temps pendant lequel un qubit peut essentiellement" rester en vie "", ajoute-t-elle. "L'ingénierie des couplages pour accélérer les processus de porte et de lecture tout en réduisant les niveaux de bruit nous permet d'augmenter le nombre d'opérations pouvant être exécutées tout en gardant la cohérence du processeur."
En zoomant, les principaux pilotes techniques de Pelletti et de son équipe éliminent toute interférence susceptible d'affecter le fonctionnement du qubit ; concevoir la plate-forme pour réduire la diaphonie classique ; et introduire des dispositifs de filtrage ad hoc dans la puce elle-même pour protéger les qubits de la décohérence. Des choix judicieux concernant la technologie de conditionnement sont également essentiels pour maximiser la cohérence, tandis qu'une approche axée sur les données de la conception de puces sous-tend tout, y compris la vérification expérimentale (et l'itération) des mesures de performance clés et leur dépendance aux processus de microfabrication, au conditionnement de la puce, aux conditions de fonctionnement cryogéniques et à la électronique de contrôle.
Tout tourne autour des gens
Nonobstant les différenciateurs technologiques, la proposition de valeur de Bleximo repose sur ses employés - ou plus précisément, sur l'alignement des connaissances et de l'expertise collectives de l'équipe sur le domaine par rapport aux exigences en évolution rapide de l'industrie naissante de l'informatique quantique. "Sur le plan matériel et logiciel, notre force réside dans le fait d'avoir un mélange d'ingénieurs talentueux - axés sur l'exécution opérationnelle et des problèmes tels que l'évolutivité, la fabricabilité et la reproductibilité - travaillant aux côtés de scientifiques préparés pour la recherche appliquée révolutionnaire", explique Sanches.
Bleximo, pour sa part, est également unique en ce qu'il dispose d'une équipe d'ingénieurs en mécanique possédant un savoir-faire spécialisé dans la science et la technologie cryogéniques - en particulier, les sous-systèmes de réfrigération à dilution et le câblage spécialisé nécessaires pour obtenir un fonctionnement à très basse température des processeurs quantiques supraconducteurs. "Nous pouvons prendre en compte la physique de l'ensemble du système informatique quantique grâce à notre expertise interne dans un éventail de disciplines", ajoute Sanches. "De cette façon, nous créons des solutions pour résoudre les problèmes fondamentaux de cette technologie émergente - des solutions qui amèneront finalement la puissance de calcul dans un territoire inexploré."
Plus largement, soutient Pelletti, l'informatique quantique représente un cheminement de carrière convaincant pour les étudiants diplômés et postdoctoraux talentueux en sciences physiques et en génie, en particulier ceux qui s'intéressent à la résolution continue de problèmes à l'interface entre la physique de pointe et le développement technologique. "Rejoindre une start-up est un excellent moyen de se familiariser avec toutes les disciplines fondamentales du domaine - conception de processeurs, tests, cryogénie et développement d'algorithmes - afin que vous puissiez déterminer où se situe votre préférence", conclut-elle.
Rendre les ordinateurs quantiques pratiques
Alexei Marchenkov est fondateur et directeur général de Bleximo. Ici, il donne Monde de la physique la tête d'affiche de la feuille de route commerciale et technologique de la start-up.
Quels types de clients et de partenaires de R&D cherchez-vous à engager ?
L'accent mis par Bleximo sur les systèmes spécifiques aux applications nous donne un avantage unique, en particulier avec les organisations qui ont déjà un programme quantique établi. Nous souhaitons travailler avec des équipes qui ont une compréhension nuancée de leurs problèmes de calcul, ainsi que de ce qu'elles ciblent en termes de solution d'informatique quantique à un problème ou à un point douloureux donné dans leur flux de travail.
Dans ce scénario, nous pouvons nous asseoir immédiatement avec le client pour commencer à concevoir un système informatique quantique répondant à ses besoins, en travaillant en étroite collaboration avec lui tout au long du déploiement des modules quantiques. De notre point de vue, un scientifique pharmaceutique, par exemple, dont le rôle principal est de concevoir de nouveaux médicaments à succès, n'a pas besoin de savoir comment programmer un ordinateur quantique. Nous intégrerons plutôt l'informatique quantique dans leurs opérations quotidiennes.
Comment tirez-vous parti de l'écosystème émergent de l'industrie de la science et de la technologie quantiques ?
Parallèlement à nos collaborations existantes avec nos clients et partenaires, une initiative prévue consiste à intégrer davantage de chercheurs universitaires et gouvernementaux ainsi que des start-ups quantiques. Nous avons actuellement plusieurs projets en cours avec des instituts de recherche et des entreprises développant des produits pour l'informatique quantique, la détection et les communications. Ces partenariats accélèrent le développement de notre propre plateforme tout en générant des revenus.
À quoi ressemble le succès à court terme et à moyen terme ?
À l'heure actuelle, la priorité pour Bleximo est l'amélioration continue des produits et l'innovation technologique, en développant les architectures, les algorithmes et les méthodes de compilation qui amélioreront les performances de nos processeurs quantiques supraconducteurs.
Au cours des 12 prochains mois, nous déploierons des processeurs ciblant plusieurs algorithmes spécifiques – au niveau de huit à 16 qubits – et lancerons des tests bêta avec un réseau de partenaires stratégiques. Le contexte ici est que la connectivité, la fidélité et les temps de cohérence sont souvent un goulot d'étranglement pour les développeurs, bien plus qu'un grand nombre de qubits. Nos partenaires pourront exécuter leur logiciel sur notre backend et comparer ses performances à celles d'autres backends.
Dans trois ans, nous prévoyons de passer à des processeurs de 1000 qubits. Dans cet esprit, nous travaillons sur une architecture de processeur hybride qui combine des technologies supraconductrices et photoniques qui, selon nous, débloqueront un contrôle beaucoup moins cher et plus fiable des qubits supraconducteurs sur une puce haute densité - jusqu'à 1000 qubits sur une tranche de 6 pouces .
Le poste Bleximo construit son avantage concurrentiel avec une approche métier apparaît en premier sur Monde de la physique.
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- Source : https://physicsworld.com/a/bleximo-builds-its-competitive-advantage-with-an-application-specific-approach/
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