Un progrès significatif dans la conception de l’hardware quantique a été réalisé grâce à une collaboration entre le Lawrence Berkeley National Laboratory et l’Université de Californie, Berkeley. L’équipe a réussi à réaliser une simulation physique extrêmement détaillée d’un microchip quantique, en exploitant presque toute la puissance de calcul du superordinateur Perlmutter, qui fait partie de l’infrastructure NERSC du Département de l’Énergie des États-Unis.
Plus de 7 000 GPU NVIDIA ont été utilisés pour cette simulation, amenant Perlmutter à proximité de sa capacité opérationnelle maximale. L’objectif était de modéliser avec précision un chip mesurant seulement 10×10 mm et d’une épaisseur de 0,3 mm, agrémenté de gravures à l’échelle du micron.
« Je ne connais personne qui ait jamais réalisé des modèles physiques de circuits microélectroniques à l’échelle d’un système comme Perlmutter. Nous avons utilisé près de 7 000 GPU », a déclaré le chercheur Andy Nonaka.
« Nous avons divisé le chip en 11 milliards de cellules matricielles. Nous avons réussi à exécuter plus d’un million d’intervalles de temps en sept heures, ce qui nous a permis de tester trois configurations de circuits en une seule journée sur Perlmutter. Ces simulations n’auraient pas été possibles dans ce laps de temps sans l’ensemble du système », a-t-il ajouté.
Ce travail a été réalisé à l’aide d’
Pour le NERSC, ce projet a constitué l’une des opérations les plus exigeantes jamais réalisées dans le domaine de la recherche quantique. La chercheuse Katie Klymko a souligné que la simulation a exploré des détails répartis sur plus de quatre ordres de grandeur, une exigence cruciale pour une compréhension approfondie du comportement des dispositifs quantiques de nouvelle génération.
La prochaine étape consistera à comparer les résultats numériques avec un chip physique une fois la fabrication achevée. Ce comparatif permettra de valider davantage le modèle, d’améliorer les outils de simulation et d’accélérer le développement d’un hardware quantique plus performant, tout en réduisant les risques et les coûts associés aux phases de prototypage.
Selon Bert de Jong, directeur du Quantum Systems Accelerator, cette simulation marque une avancée clé vers des microchips quantiques plus performants, capables de répondre aux futures applications scientifiques et industrielles du calcul quantique.
Points à retenir
- Une collaboration entre deux institutions prestigieuses a permis de faire avancer la simulation de l’hardware quantique.
- La puissance de calcul du superordinateur Perlmutter a été presque entièrement mobilisée pour cette recherche.
- La modélisation utilise un outil sophistiqué, ARTEMIS, qui simule des interactions complexes au sein des circuits quantiques.
- Les chiffres mentionnés soulignent l’échelle impressionnante du projet, avec des milliards de cellules de données utilisées.
- Le futur développement reposera sur des comparaisons entre simulations et prototypes physiques.
Dans un monde où le calcul quantique s’affirme comme une révolution à venir, je suis frappé par l’ampleur de ces innovations. Elles nous rappellent combien il est essentiel de poursuivre la recherche dans ce domaine pour préparer le terrain aux applications révolutionnaires qui pourraient transformer nos sociétés. Il est également fascinant de penser aux implications éthiques et pratiques de ces technologies : sommes-nous prêts à accueillir cette nouvelle ère de l’informatique ?