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Google Quantum AI Lab : à la découverte du Data Center quantique

Le Quantum AI Lab est le premier Data Center quantique de Google. À travers une vidéo de présentation, la firme californienne vous propose de découvrir le processeur quantique Sycamore et son système de refroidissement. Un aperçu du futur.

L’informatique quantique est une technologie au potentiel révolutionnaire. Les ordinateurs quantiques du futur seront infiniment plus puissants que les superordinateurs actuels les plus avancés.

La mécanique quantique permet un bond en avant de la puissance de calcul, grâce aux qubits : des particules subatomiques telles que les photons et les électrons qui remplacent les bits binaires des ordinateurs classiques. Ces qubits non binaires peuvent générer une puissance de traitement bien plus élevée.

Comme l’explique Erik Lucero, chercheur chez Google,  » les Qubits peuvent être dans une superposition d’états. Ils peuvent être à la fois 0 et 1 en même temps. Ceci permet un espace de calcul très riche, et ouvre un monde entièrement nouveau pour les capacités de calcul « .

Quelles sont les différences d’un Data Center quantique ?

Cette nouvelle technologie va directement impacter l’univers du Big Data, avec l’émergence de nouveaux Data Centers très différents des infrastructures utilisées aujourd’hui pour le Cloud ou en entreprise.

Même si l’informatique quantique ne révélera tout son potentiel que d’ici quelques années, il n’est jamais trop tôt pour un aperçu du futur. C’est la raison pour laquelle Google a récemment dévoilé les coulisses de son Quantum AI Lab : un prototype de Data Center quantique.

Cette vidéo de présentation démontre à quel point les Data Centers quantiques seront différents des centres de données actuels. Un seul ordinateur quantique suffit à remplir une pièce, notamment à cause du cryostat servant à maintenir le processeur à une température extrêmement froide d’environ 10 milliKelvin.

Ces réfrigérateurs à dilution utilisent une technologie similaire à votre frigo, à quelques exceptions près. Tout le système est évacué, et il est donc sous vide. On compte par ailleurs deux étages de refroidissement.

Selon Lucero,  » l’idée est similaire à l’application d’un antigel dans votre frigo, sauf que nous utilisons une dilution d’hélium « . Ces techniques permettent de compresser l’hélium et de refroidir comme vous le feriez avec le frigo de votre cuisine, à une température, beaucoup, beaucoup plus froide.

En comparaison, un Data Center Cloud de Google est composé de couloirs de racks de serveurs. Les systèmes de refroidissement sont également très différents.

Comment Google crée un ordinateur quantique à 1 million de QuBits

La vidéo de présentation du Quantum AI Lab permet de découvrir le processeur Sycamore et l’environnement Cryostat. Elle révèle aussi la feuille de route de Google pour l’informatique quantique.

Dans ce complexe localisé à Santa Barbara, en Californie, Google espère concevoir le premier ordinateur quantique à correction d’erreur. L’émergence d’une telle machine représenterait un véritable cap dans le développement de cette nouvelle technologie.

Au sein de ce système, un million de qubits physiques pourraient travailler de concert au sein d’un ordinateur quantique à correction d’erreur de la taille d’une salle. Actuellement, les ordinateurs quantiques les plus avancés dépassent à peine les 100 qubits à l’instar du IBM Eagle.

Pour atteindre cet objectif, Google développe actuellement le premier  » transistor quantique «  : deux qubits logiques à correction d’erreur effectuant des opérations quantiques ensemble. L’ambition sera ensuite de connecter des centaines de milliers de ces transistors pour former un ordinateur quantique à correction d’erreurs. Ce projet devrait nécessiter plusieurs années.

Toujours selon Lucero, le Data Center quantique a été conçu comme un endroit où de nombreux caps pourront être franchis pour l’informatique quantique. Ainsi,  » chacun de ces cryostats est un système que nos équipes ont passé de nombreuses heures à concevoir et à customiser pour en faire les ordinateurs quantiques les plus puissants du monde « .

Par ailleurs, le chercheur estime que «  nous pouvons faire l’impossible, et nous voyons l’informatique quantique comme un investissement sur dix ans qui deviendra un outil pour l’humanité. Cela nous donne la capacité d’inventer le futur « .

Les différentes approches de l’informatique quantique

Google n’est que l’une des nombreuses entreprises s’intéressant à l’informatique quantique. Parmi les autres acteurs de cette nouvelle industrie, on peut citer IBM, Honeywell, Intel, Microsoft et Amazon Web Services.

Beaucoup de startups dédiées à l’informatique quantique voient aussi le jour. La startup IonQ est récemment entrée en bourse, au même titre que Rigetti Computing.

Or, chacune de ces entreprises utilise différentes approches de l’informatique quantique. Par exemple, Honeywell et IonQ utilisent une technique de  » pièges à ion « , ne nécessitant pas de cryostats ou d’environnements glacials comme les méthodes de Google et IBM. Les ions piégés sont refroidis à l’aide de lasers localisés.

Pour l’heure, on ignore quelle sera l’approche la plus utilisée dans le domaine de l’informatique quantique. Il est préférable pour les opérateurs de Data Centers d’attendre que cette technologie se développe, plutôt que d’investir massivement dans une approche qui pourrait devenir obsolète.

Pour l’heure, le coût et la complexité de l’informatique quantique devraient limiter le nombre de Data Centers dédiés à cette technologie. L’accès aux ordinateurs quantiques se fait principalement via le Cloud, notamment à cause de la sensibilité des environnements quantiques.

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