Un nouvel algorithme quantique pourrait simuler des matériaux qui changent l’industrie

La startup britannique Phasecraft a développé un algorithme qui rapproche beaucoup plus de la réalisation la promesse du potentiel des ordinateurs quantiques à révéler de nouveaux matériaux et leurs propriétés.

En raison de leur capacité à simuler plusieurs systèmes quantiques complexes, ordinateurs quantiques recèlent un potentiel incroyable dans le domaine de la science des matériaux. Cela pourrait à son tour conduire à des avancées technologiques dans des domaines tels que l’énergie, l’industrie manufacturière et la médecine.

Il reste encore un long chemin à parcourir pour que les ordinateurs quantiques évoluent et deviennent suffisamment stables pour remplir ces fonctions de manière satisfaisante. Cependant, les ordinateurs quantiques et les ordinateurs classiques peuvent fonctionner ensemble, en utilisant des algorithmes qui utilisent des ordinateurs quantiques à plus petite échelle pour des sous-tâches spécifiques au sein d’un processus de calcul plus vaste.

Aujourd’hui, basé à Bristol et à Londres démarrer Phasecraft a révélé un nouveau algorithme que combine et optimise la cartographie classique avec la simulation quantique, en plaçant les simulations matérielles sur des ordinateurs quantiques à court terme « à portée de main ».

« Les améliorations que nous avons apportées à la profondeur des circuits avec nos derniers algorithmes modifient fondamentalement le paysage et la chronologie de la simulation des matériaux sur les ordinateurs quantiques », a déclaré Phasecraft CTO/scientifique en chef et co-fondateur Toby Cubitt. (Nous ne cesserons jamais de nous émerveiller devant l’opportunité, voire le caractère inévitable, pour une personne portant ce nom de famille, de travailler dans l’informatique quantique.)

Surmonter les limites à court terme des ordinateurs quantiques

Le terme « ordinateurs quantiques à court terme » fait référence aux systèmes informatiques quantiques qui devraient être développés et opérationnels à relativement court terme, compte tenu du rythme actuel des progrès technologiques dans le domaine. Ils disposent d’un nombre limité de qubits et ont des limites quant au nombre d’opérations qu’ils peuvent effectuer de manière fiable.

Phasecraft affirme que son approche algorithmique surmonte ces limitations en combinant les méthodes classiques de cartographie des matériaux avec de nouvelles techniques quantiques pour simuler leur comportement. La première étape effectue des calculs et des optimisations sur des ordinateurs classiques pour produire une représentation efficace du matériau, tandis que la seconde produit les circuits quantiques les plus efficaces au monde pour simuler le comportement de ce matériau.

« Ce qui était autrefois considéré comme hors de portée des ordinateurs quantiques à court terme semble désormais être à portée de main. Nous avons franchi une étape importante vers la promesse de modéliser et de concevoir de nouveaux matériaux à l’aide de l’informatique quantique », a poursuivi Cubitt.

Parallèlement à la publication du dernier article dans Nature Communications, Phasecraft a également lancé un Base de données de complexité quantique pour la modélisation des matériauxqui répertorie la complexité du circuit quantique (une référence sur la complexité d’un calcul quantique) pour plus de 40 matériaux.

Ashley Montanaro, co-fondateur et PDG, a déclaré que l’intention derrière la publication de la base de données était de combler le fossé entre la théorie de l’informatique quantique et ses applications pratiques. « C’est l’aboutissement de plusieurs années de recherche et un témoignage des progrès que nous avons réalisés pour rapprocher la modélisation des matériaux sur les ordinateurs quantiques de la réalité », a-t-il déclaré.

Innovate UK et le National Quantum Computing Centre (NQCC) ont soutenu les recherches de Phasecraft avec des subventions. Le département de calcul scientifique du Conseil des installations scientifiques et technologiques (STFC) s’est également associé à la startup sur le projet. Phasecraft lui-même a été fondé en 2019 par Cubitt, Montanaro et John Morton.