Oak Ridge et Quantum Brilliance - Quand le diamant rencontre le supercalcul quantique

L'alliance révolutionnaire entre le plus puissant supercalculateur et la technologie quantique à température ambiante.

Dans les collines verdoyantes du Tennessee se dresse un lieu emblématique de l'innovation technologique, le Laboratoire National d'Oak Ridge (ORNL). Ce site, chargé d'histoire, a joué un rôle majeur dans le projet Manhattan et le développement de la première bombe atomique. Aujourd'hui, il abrite le premier supercalculateur exascale au monde, repoussant sans cesse les limites de nos connaissances scientifiques. Mais l'ORNL ne compte pas s'arrêter là. Le laboratoire vient d'annoncer un partenariat avec Quantum Brilliance, une start-up australo-allemande spécialisée dans les technologies quantiques. L'objectif ? Créer un système hybride quantique-classique, basé sur l'accélérateur quantique à température ambiante de Quantum Brilliance. Et le plus fascinant dans tout ça, il est fabriqué à partir de diamants.

Un mariage entre classique et quantique

Avant de plonger dans les détails de ce projet ambitieux, clarifions quelques termes. Un accélérateur quantique est un composant matériel spécialisé conçu pour accélérer des algorithmes ou des tâches quantiques spécifiques. Il fonctionne comme un coprocesseur aux côtés des processeurs classiques (CPU ou GPU), prenant en charge certains calculs quantiques. En somme, ces accélérateurs viennent augmenter les capacités des systèmes de calcul classiques. Il est important de différencier les accélérateurs quantiques des processeurs quantiques. Ces derniers constituent le cœur des ordinateurs quantiques, où les qubits sont responsables de tous les calculs.

Quantum Brilliance: le diamant au service du quantique

Quantum Brilliance s'est spécialisée dans les matériaux quantiques à base de diamant. L'entreprise développe de petits accélérateurs robustes, capables de fonctionner à température ambiante. En complément de ces unités matérielles, la start-up propose également une gamme de logiciels et d'outils d'application. Son partenariat stratégique avec l'ORNL vise à explorer l'intégration sur site de ses clusters dans les systèmes de calcul haute performance (HPC) de l'institution. L'objectif est d'étudier les performances et l'efficacité du calcul quantique parallélisé et hybridé. Le Dr Travis Humble, directeur du Centre de Science Quantique à l'ORNL, souligne le potentiel transformateur du calcul quantique parallèle pour la découverte scientifique et les applications industrielles nécessitant une puissance de calcul élevée. Cette alliance permettra au centre d'explorer une intégration efficace avec les systèmes HPC existants et d'orienter la conception des futures infrastructures.

Une collaboration aux multiples facettes

Le calcul hybride quantique-classique consiste à décharger certaines tâches d'un système classique vers des accélérateurs ou des processeurs quantiques. Le calcul quantique parallèle, quant à lui, implique plusieurs systèmes quantiques travaillant de concert pour résoudre un problème spécifique. L'ORNL, qui dépend du département de l'énergie des États-Unis, héberge Frontier, le supercalculateur le plus rapide au monde avec une capacité de calcul de 2 exaflops (soit la capacité d'effectuer un milliard de milliards de calculs par seconde). Le laboratoire abrite également d'autres systèmes HPC puissants, comme Summit (le plus rapide au monde jusqu'à l'arrivée de Frontier) et Andes. Pour une start-up, collaborer avec une institution scientifique de renommée mondiale pour façonner l'infrastructure des futurs systèmes hybrides quantiques-classiques les plus puissants représente une réalisation extraordinaire. Mark Luo, co-fondateur et PDG de Quantum Brilliance, voit dans cette collaboration une étape importante vers la réalisation d'accélérateurs quantiques massivement parallélisés, qu'il considère comme l'architecture privilégiée des futurs centres HPC.

Le diamant: un atout majeur pour le quantique

Fondée en 2019, Quantum Brilliance possède des sièges à Sydney et Stuttgart. L'entreprise se positionne comme un leader mondial de la technologie quantique basée sur le diamant. Cette approche particulière exploite ses propriétés uniques en tant que matériau, notamment ce qu'on appelle les centres azote-lacune. Ces derniers peuvent agir comme des qubits stables à température ambiante. Cet avantage est considérable par rapport à d'autres approches qui nécessitent des températures extrêmement basses. En effet, l'utilisation de diamants permettrait de réduire significativement le coût global de l'informatique quantique, en s'affranchissant des systèmes de refroidissement complexes et énergivores.

Vers un avenir quantique

Les applications potentielles sont vastes, de la recherche fondamentale en physique et en chimie à l'optimisation de processus industriels complexes, en passant par le développement de nouveaux médicaments ou la modélisation climatique à haute résolution. Alors que nous entrons dans cette nouvelle ère du calcul quantique, l'union entre les diamants et les supercalculateurs promet de faire briller l'avenir de la science et de la technologie d'un éclat tout particulier.