Sept sociétés de matériel quantique ont remporté des contrats de plusieurs millions de livres pour construire une série de bancs d'essai quantiques au Centre national de calcul quantique par 2025 Mars
Le Royaume-Uni Centre national de calcul quantique (NQCC) investit 30 millions de livres sterling pour établir sept bancs d'essai d'informatique quantique basés sur différentes technologies matérielles d'ici mars 2025. Tous les prototypes au niveau système seront construits par des entreprises de matériel quantique dans les installations du NQCC sur le campus Harwell dans l'Oxfordshire et seront basés sur des plates-formes technologiques de pointe pour soutenir la mission du NQCC consistant à accélérer le développement des capacités et des infrastructures d'informatique quantique au Royaume-Uni.
En établissant ces bancs d'essai quantiques, le NQCC vise à présenter, démontrer et évaluer les capacités de différentes solutions matérielles. Alors que les ordinateurs quantiques promettent de transformer nos vies en s’attaquant à des problèmes qui sont hors de portée des machines classiques, des travaux supplémentaires sont nécessaires pour identifier et surmonter les défis critiques qui entravent le développement de processeurs quantiques évolutifs capables d’exécuter des tâches informatiques plus complexes.
En hébergeant plusieurs bancs d'essai sur une variété de plates-formes de qubits, notre objectif est de soutenir la croissance du secteur de l'informatique quantique au Royaume-Uni et d'atteindre l'étape consistant à démontrer l'avantage quantique à long terme.
Simon Plant, directeur adjoint de l'innovation au NQCC
En conséquence, les sept projets financés dans le cadre de l’initiative reflètent la gamme d’architectures de qubits qui pourraient ouvrir la voie à l’informatique quantique tolérante aux pannes. Rigetti, par exemple, construira un banc d'essai avec 24 qubits supraconducteurs, tandis qu'Oxford Ionics fera la démonstration d'une plateforme à ions piégés basée sur une technologie initialement développée à l'Université d'Oxford. Deux des projets, attribués à QuEra et Infleqtion (anciennement ColdQuanta), assembleront des systèmes matériels basés sur des atomes neutres, tandis qu'ORCA Computing et Aegiq adopteront différentes approches de l'informatique quantique basée sur la photonique. Le septième projet, quant à lui, verra Quantum Motion créer une plate-forme de démonstration qui exploite les qubits de spin au sein d'une architecture de puce de silicium.
Contre la montre
Dans chaque cas, les développeurs de matériel ont été mis au défi de créer un système pleinement fonctionnel dans un délai de seulement 15 mois. Avec un calendrier aussi serré, l'objectif principal de chaque projet sera de construire et d'installer une nouvelle machine testée et prête à fonctionner, fournissant un système de développement stable et bien caractérisé, capable d'exécuter des algorithmes quantiques ou des processus quantiques analogiques. Parallèlement, le financement de la R&D fourni dans le cadre de l'initiative permettra également aux entreprises d'incorporer de nouvelles innovations qui font progresser les capacités de leurs plates-formes matérielles.
« En hébergeant plusieurs bancs d'essai sur une variété de plates-formes de qubits, notre objectif est de soutenir la croissance du secteur de l'informatique quantique au Royaume-Uni et d'atteindre l'étape consistant à démontrer l'avantage quantique à long terme », déclare Simon Plant, directeur adjoint de l'innovation au NQCC. . "La force de la réponse de la communauté confirme la vision originale que nous avions pour le NQCC, qui était qu'il devait offrir un lieu où les gens se réunissent pour construire, tester et faire fonctionner des ordinateurs quantiques."
L'appel à propositions initial, lancé en partenariat avec Innovate UK dans le cadre de la Small Business Research Initiative (SBRI), offrait aux entreprises la possibilité de construire leurs systèmes n'importe où au Royaume-Uni, mais toutes les offres gagnantes ont choisi d'installer leurs bancs d'essai. dans les installations du NQCC sur le campus Harwell. La plupart des travaux du projet se déroulant au Royaume-Uni, un autre résultat important du programme sera de renforcer les chaînes d'approvisionnement locales pour une gamme de technologies quantiques, garantissant que chacune des plates-formes matérielles puisse être développée et fabriquée davantage au Royaume-Uni.
Le pouvoir de la communauté
Dans la phase de construction initiale, les projets seront exécutés sous forme de contrats autonomes pendant que les systèmes seront installés et mis en service. Pour les entreprises basées à l'étranger, telles que les sociétés américaines Rigetti, QuEra et Infleqtion, l'établissement de machines fonctionnelles au Royaume-Uni offre une opportunité précieuse de s'engager plus étroitement avec la communauté quantique dynamique du Royaume-Uni, d'accéder à l'expertise locale et d'ouvrir la porte à de futures collaborations avec les industries. qui ont des exigences plus strictes en matière de sécurité des données à terre.
En effet, à bien des égards, le NQCC constituera un premier client précieux pour les premières machines quantiques développées par les sept sociétés de matériel quantique. « Nous essayons de créer un environnement dans lequel les entreprises de matériel informatique peuvent se développer et prospérer », déclare Elham Kashefi, scientifique en chef du NQCC et directeur du Quantum Software Lab de l'Université d'Édimbourg. « Le NQCC est dans une position unique pour mettre en service des plates-formes matérielles à un stade précoce et pour créer un paysage collaboratif qui garantit la protection de la propriété intellectuelle pour chaque organisation souhaitant s'impliquer.
Alors que les entreprises de matériel quantique ont dans de nombreux cas travaillé en grande partie de manière isolée pour construire leurs plates-formes matérielles, l'intérêt intense suscité par l'appel de financement suggère que ces organisations commerciales peuvent voir les avantages d'installer leurs systèmes dans l'environnement sécurisé et fiable d'un laboratoire national. « Grâce aux développements récents dans le domaine, nous savons que les développeurs quantiques peuvent concevoir des solutions plus évolutives en comprenant et en optimisant l'architecture qubit sous-jacente sur la voie de la tolérance aux pannes », explique Plant. « L'initiative du banc d'essai contribuera à stimuler davantage l'innovation vers cet objectif, notamment l'intégration de la correction d'erreurs dans certains systèmes. C'est l'occasion pour une cohorte de fournisseurs de technologies de tester une gamme d'approches différentes, en travaillant aux côtés du NQCC pour comprendre comment ces innovations peuvent se traduire par des performances informatiques améliorées.
Même si l’établissement de différentes architectures de qubits a connu des succès précoces, tout le monde est désormais confronté aux mêmes défis alors qu’il travaille à faire évoluer ses technologies.
Elham Kashefi, scientifique en chef du NQCC et directeur du Quantum Software Lab à l'Université d'Édimbourg
Une fois livré, le NQCC testera et évaluera les performances de chaque banc d'essai, ce qui pourrait ouvrir la voie à de futurs projets collaboratifs s'étendant à la fois au développement matériel et logiciel. En effet, le NQCC a déjà travaillé en partenariat avec des organisations du monde universitaire, de l'industrie et du gouvernement pour développer des cas d'utilisation des ordinateurs quantiques émergents et pour identifier les goulots d'étranglement qui doivent être surmontés pour accélérer le développement et l'adoption de cette technologie transformatrice.
« Grâce à notre programme SparQ, nous avons créé un groupe de superutilisateurs quantiques désireux d'explorer les avantages de l'informatique quantique pour leurs cas d'utilisation et modèles commerciaux spécifiques », commente Plant. "Notre objectif est de créer des collaborations entre ces premiers utilisateurs, parmi lesquels le NQCC et le Quantum Software Lab, avec les développeurs de matériel qui construiront ces bancs d'essai quantiques."
Différentes approches pour différents problèmes
L’un des principaux objectifs de ces futures collaborations sera de comprendre les capacités uniques des différentes approches matérielles, ce qui aidera à trouver de nouvelles stratégies pour construire des ordinateurs quantiques full-stack capables d’offrir un avantage démontrable en termes de performances par rapport aux machines classiques. « Même si la mise en place de différentes architectures de qubits a connu des succès précoces, tout le monde est désormais confronté aux mêmes défis alors qu'il s'efforce de faire évoluer ses technologies », explique Kashefi. "Une compréhension détaillée de ces appareils permettra aux spécialistes du logiciel comme moi de prendre en compte les contraintes matérielles et d'aider les développeurs de matériel à identifier les meilleures connectivités pour prendre en charge le dernier code de correction d'erreurs ou pour exécuter un algorithme particulier."
La disponibilité de bancs d'essai fournira également un cadre expérimental pour les efforts en cours visant à développer des méthodologies de test et de validation des performances des ordinateurs quantiques, en particulier pour comprendre quelles mesures doivent être utilisées pour évaluer les performances de chaque plate-forme matérielle. En effet, le NQCC travaille déjà avec le National Physical Laboratory sur un projet pilote visant à créer un réseau de normes quantiques à l'échelle du Royaume-Uni, ce qui nécessitera le développement de protocoles de test et d'évaluation indépendants pour diverses technologies quantiques.
Au niveau des applications, la possibilité d’exécuter des algorithmes quantiques sur différentes architectures matérielles permettra de déterminer laquelle offre le plus d’avantages pour résoudre un type particulier de problème. « Il apparaît déjà clairement que toutes les plates-formes matérielles ne seront pas adaptées à chaque application », explique Kashefi. « Les connaissances que nous espérons acquérir grâce à ces bancs d’essai quantiques aideront l’ensemble de la communauté à découvrir quelles applications bénéficient le plus des connectivités et des modalités fournies par chacune d’elles. »
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