Technologie

Chez Nord Quantique, nous focalisons sur la correction d’erreurs en informatique quantique. Nous concentrons nos efforts à mettre au point des ordinateurs quantiques tolérants aux fautes, pour que cette technologie de pointe soit commercialisée, et serve à façonner un avenir où l’humanité bénéficiera de l’innovation quantique.

La correction d’erreurs quantiques de classe mondiale change tout

Nord Quantique est à l’avant-garde du domaine de la correction d'erreurs quantiques. Les ordinateurs quantiques conçus avec notre approche unique corrigent les types d’erreurs les plus courantes (inversions de bits et inversions de phases) à l’aide de codes bosoniques. Contrairement aux autres approches, nous corrigeons la plupart des erreurs sans consacrer une énorme quantité de qubits redondants à la correction d’erreurs. La grande majorité de nos qubits sert donc à la réalisation de calculs, tout en atteignant une tolérance aux fautes qui permet de fournir des applications pratiques en réduisant de 1 000 à 10 000 fois le nombre de qubits physiques nécessaires à divers autres modèles d’informatique quantique.

Un traitement rapide, des solutions maintenant

Nos ordinateurs quantiques supraconducteurs atteignent des vitesses d'horloge permettant de compléter des calculs et fournir des informations en temps utile. Les utilisateurs qui doivent effectuer des calculs avancés à l’aide de circuits profonds et d’algorithmes complexes seront ravis de la rapidité avec laquelle ils seront réalisés. Notre approche est conçue pour rendre l'informatique quantique à la fois accessible et pratique, pour les grands utilisateurs industriels et gouvernementaux qui ont besoin d'exécuter leurs calculs rapidement et d'extraire des informations fiables à partir des données.

Une voie tracée vers la croissance d’échelle de la tolérance aux fautes

Nord Quantique fait rapidement évoluer son système quantique vers une tolérance aux fautes élevée, pour livrer d’ici 2028 un ordinateur quantique à 100 qubits logiques. Cet objectif, alliant tolérance aux fautes et vitesse de calcul élevée, est réalisable en évitant une surcharge de qubits physique en redondance pour la correction d’erreurs. Cela débouche plus facilement sur des ordinateurs quantiques opérationnellement fiables destinés à un large éventail d’applications industrielles.

Nous examinons constamment le paysage mondial de l’informatique quantique et nous croyons sincèrement que Nord Quantique possède l’une des feuilles de route techniques les plus prometteuses pour réaliser une informatique quantique tolérante aux fautes. Le soutien rigoureux qu’ils reçoivent de l’écosystème quantique sherbrookois de classe mondiale est essentiel pour les aider à rivaliser avec les géants technologiques mondiaux.

Charles Lespérance,
Associé, Fonds pour les technologies profondes, chez BDC Capital

Pour exploiter leur puissance de calcul, au potentiel exponentiellement supérieur aux performances de superordinateurs conventionnels, les systèmes d’ordinateurs quantiques doivent fonctionner dans un « état quantique » pour exploiter les « effets quantiques ». Ces états sont très délicats et ne durent souvent qu’une fraction de seconde. Selon le type de conception de la machine, ces états quantiques doivent être générés à des températures proches du zéro absolu.

Les changements de température, les champs magnétiques, l’électronique utilisée pour contrôler les qubits (les bits à la base des ordinateurs quantiques) et une foule d’autres facteurs peuvent provoquer du “bruit”, c’est-à-dire des interférences qui provoquent des erreurs sur un grand nombre de qubits. Pour résoudre ce problème, plusieurs fabricants d’ordinateurs quantiques misent sur des qubits supplémentaires consacrés à la correction d’erreurs. Cette redondance permet de garantir que l’état quantique reste intact suffisamment longtemps pour effectuer les calculs requis. Il faut aussi noter qu’un processeur quantique plus rapide signifie que les calculs peuvent être effectués plus rapidement, ce qui fait en sorte que les états quantiques n’ont pas besoin d’être préservés aussi longtemps lors de l’utilisation d’un ordinateur quantique avec des vitesses d’horloge plus rapides.

Concevoir des ordinateurs quantiques de cette manière peut vouloir dire consacrer 1000 à 10 000 qubits uniquement pour corriger les erreurs et garantir le bon fonctionnement d’un seul qubit. On peut donc imaginer qu’un système doté de 10 millions de qubits pourrait n’utiliser qu’aussi peu que 1000 qubits fonctionnant correctement dans un état quantique, tous les autres ne servant qu’uniquement à corriger les erreurs.

Pas très convaincant comme approche, n’est-ce pas? Nous sommes bien d’accord.

Plutôt que d’utiliser cette approche de “force brute,” où des millions, voire des milliards, de qubits sont nécessaires pour contrôler un nombre beaucoup plus restreint de qubits corrigés pour exploiter le potentiel de l’informatique quantique, une réflexion s’est imposée à propos des meilleurs moyens de prévenir ou de corriger ces erreurs. C’est ainsi que Nord Quantique a vu le jour.

Une approche différente, des résultats probants

Nord Quantique est une entreprise en démarrage issue de l’Institut Quantique de l'Université de Sherbrooke, au Québec, dont la réputation enviable est bien établie. Nous n’aspirons pas à rivaliser avec les grands groupes mondiaux qui cherchent à construire des systèmes quantiques à grande échelle. Nos cofondateurs Julien Camirand-Lemyre et Philippe St-Jean ont plutôt choisi de concevoir un système beaucoup plus efficace.

Notre approche vise à atteindre plus rapidement l’objectif d’un ordinateur quantique tolérant aux fautes qui nécessite moins de qubits ; une machine plus efficace, qui est ainsi plus simple à contrôler et permet une croissance d’échelle plus rapide.

Il a d’abord fallu développer des protocoles de correction d’erreurs avec un seul qubit bosonique. Ces protocoles corrigent les deux types d’erreurs les plus courantes en informatique quantique (inversions de bits et inversions de phases). Nos récents résultats indiquent que notre approche permet de réduire efficacement les erreurs de cette manière, de l’ordre de 14 pour cent sur un seul qubit, sans avoir à consacrer de qubits supplémentaires à la correction d’erreurs.

Le chemin à parcourir

À ce jour, nous sommes la première entreprise à avoir obtenu de tels résultats au niveau d’un qubit individuel. En fait, nous sommes la première entreprise au monde à réduire les erreurs dans un système quantique sans utiliser de qubits redondants consacrés à la correction d’erreur pour y arriver. Notre approche nous place en bonne voie de développer des ordinateurs quantiques allégés et efficaces, d’une taille plus facile à construire et de croître à l’échelle, plus susceptibles d’être avantageux par rapport aux superordinateurs classiques.

Nous prévoyons dévoiler notre premier système multiqubits et présenter ses résultats en 2024. Des simulations préliminaires suggèrent la probabilité de synergies additionnelles en correction d’erreurs dans un système multiqubits au-delà du qubit unique dans le système existant de Nord Quantique.

Cela signifie que Nord Quantique a le champ libre pour construire un ordinateur quantique pratique qui ne nécessitera pas des milliers ou des dizaines de milliers de qubits redondants dédiés à la correction d'erreurs. D’ici 2028, nous aurons un ordinateur quantique doté de 100 qubits physiques opérant chacun comme des qubits logiques, donc sans redondance matérielle.