Auteur : jpbaquiast

Publié par Cédric le 17/11/2024 à 08:00
Auteur de l’article: Cédric DEPOND
Source: Physical Review Applied

La miniaturisation des ordinateurs quantiques progresse rapidement, et des chercheurs viennent de franchir une nouvelle étape en développant un ordinateur quantique basé sur un seul photon, promettant de bouleverser le domaine.

Un photon unique pour calculer ? C’est le challenge relevé par des scientifiques taïwanais, qui ont mis au point une machine capable de réaliser des calculs grâce à la lumière, sans nécessiter un refroidissement extrême. Les ordinateurs quantiques traditionnels utilisent des qubits capables de superposition quantique, mais ils exigent des températures proches du zéro absolu, un obstacle majeur. Ce nouvel appareil propose une approche photonique innovante: un unique photon, guidé dans une fibre optique, stocke et traite des données dans 32 états quantiques différents, éliminant ainsi le besoin de températures extrêmes.

La technologie photonique offre une alternative énergétique plus efficace, sans l’encombrement des réfrigérateurs quantiques massifs. Ce prototype ouvre la voie à des ordinateurs quantiques compacts, adaptés aux environnements courants.

Comparé aux qubits basés sur des ions piégés, ce dispositif est plus stable. Ces qubits sont très sensibles aux perturbations et nécessitent des systèmes de refroidissement et des lasers sophistiqués. Dans ce nouvel ordinateur, de la taille d’une boîte, la lumière assure le calcul, et ses 32 états quantiques augmentent considérablement sa puissance de traitement tout en restant miniaturisé.

Les applications potentielles sont vastes. Cette innovation pourrait transformer des domaines comme la logistique, l’intelligence artificielle, la sécurité des données et l’industrie pharmaceutique.

D’autres avancées sont attendues. L’équipe espère augmenter encore la capacité de calcul afin de s’attaquer à des problèmes plus complexes, tout en développant des réseaux de communication quantiques.

Qu’est-ce qu’un ordinateur quantique ?

Un ordinateur quantique utilise les principes de la mécanique quantique pour exécuter des calculs d’une manière fondamentalement différente des ordinateurs classiques. Contrairement aux bits, qui prennent la valeur 0 ou 1, les qubits exploitent des phénomènes comme la superposition, leur permettant d’exister dans plusieurs états simultanément. Cette capacité permet un traitement parallèle des données, inatteignable par les systèmes classiques.

Les qubits tirent parti de l’intrication, un phénomène où deux qubits, même très éloignés, restent liés. Si l’état de l’un change, l’autre s’ajuste instantanément, quelle que soit la distance. Grâce à cette interconnexion, un ordinateur quantique peut exécuter des calculs complexes, comme la modélisation moléculaire ou le cryptage, nécessitant une puissance consdérable.

Pour qu’un ordinateur quantique soit efficace, les qubits doivent rester stables. La plupart des systèmes nécessitent des températures proches du zéro absolu (-273 °C) pour limiter les perturbations, ce qui implique une infrastructure coûteuse et volumineuse. Toutefois, de nouvelles approches comme l’informatique photonique, qui utilise des photons à température ambiante, offrent des solutions prometteuses pour rendre cette technologie plus accessible.

Référence

Implementation of Shor’s algorithm with a single photon in 32 dimensions

Hao-Cheng Weng and Chih-Sung Chuu

Phys. Rev. Applied 22, 034003 – Published 3 September 2024

Abstract

Photonics has been a promising platform for implementing quantum technologies owing to its scalability and robustness. In this paper, we demonstrate the encoding of information in 32 time bins or dimensions of a single photon. A practical scheme for manipulating the single photon in high dimensions is experimentally realized to implement a compiled version of Shor’s algorithm on a single photon. Our work demonstrates the powerful information-processing capacity of a high-dimensional quantum system for complex quantum information task

Donald Trump dédaignerait-il de rester dans l’histoire comme celui grâce auquel l’espèce humaine se sera établie durablement sur la planète Mars?

Il a répété durant sa campagne électorale qu’il espérait bien que l’Homme marcherait sur Mars avant la fin de son second mandat. Voulait-il seulement faire plaisir à son ami Elon Musk, ou une stratégie se cache-t-elle derrière ses propos ? Un tel changement de cap aurait des implications politiques et géopolitiques profondes.

Viser Mars signifierait sans doute abandonner l’actuel programme lunaire dit Artemis ? Or abandonner Artemis voudrait dire renoncer à la station spatiale Gateway, qui devait être mise en orbite autour de la Lune dans les trois prochaines années. Cela voudrait également dire que les États-Unis laissent le retour sur la Lune aux Chinois. On sait qu’il existe des ressources précieuses sur la Lune, par exemple de l’hélium-3, très coûteux et utile à la fusion nucléaire, ainsi que de l’eau, une denrée recherchée dans l’espace. C’est pour cette raison que le pôle Sud lunaire est visé par le programme Artemis.

Trump est-il prêt à laisser planter le drapeau chinois sur la Lune pour devenir le président qui aura financé le plus incroyable programme spatial de tous les temps avec les premiers pas de l’Homme sur Mars ? Il faut rappeler que si un voyage vers la Lune est à portée technologique, celui vers Mars ne l’est pas encore.

Pour y parvenir sous quatre ans, il faudrait engager des dépenses comparables à celles d’un effort de guerre majeur. Mais l’Amérique de Donald Trump est-elle encore celle commandée par le Military–industrial complex ou celle qui n’est plus motivée que par l’antiaméricanisme de façade des jeunes élites?

Alors que l’informatique quantique bute contre des obstacles physiques, une autre solution pourrait résoudre nos (futurs) problèmes de physique et de chimie : l’intelligence artificielle IA.

Si l’informatique quantique semble tout indiquée pour résoudre des problèmes dans ces secteurs, les limites hardware des solutions d’aujourd’hui sont encore une réalité. C’est là que pourrait intervenir l’IA, déjà utilisée en physique fondamentale, en chimie et en science des matériaux. En tout cas en attendant l’existence de processeurs quantiques plus importants.

Pour Giuseppe Carleo, professeur de physique computationnelle à la Swiss Federal Institute of Technology, l’échelle et la complexité des systèmes quantiques qui peuvent être simulés à l’aide de l’IA progressent rapidement. Il a récemment coécrit un papier où il indique notamment que l’utilisation d’un réseau neural devenait la principale méthode pour modéliser des matériaux avec des propriétés quantiques fortes.

Il précise : « L’existence de ces nouveaux concurrents dans le domaine de l’apprentissage automatique porte un coup sérieux aux applications potentielles des ordinateurs quantiques. À mon avis, ces entreprises découvriront tôt ou tard que leurs investissements ne sont pas justifiés.« 

Des propos qui rappellent ceux de l’an dernier de Matthias Troyer, à la tête de l’informatique quantique de Microsoft. Il était notamment question de la faiblesse actuelle de cette technologie quand il est question d’importer et d’exporter de grandes quantités de données, et que l’informatique quantique devrait se cantonner à traiter des problèmes en chimie et en science des matériaux.

IBM vient de marquer un point important dans l’histoire des technologies quantiques avec la mise en service de son nouveau processeur : le R2 Heron, doté de 156 qubits. Cette innovation représente une amélioration substantielle par rapport aux modèles précédents, promettant des calculs jusqu’à 50 fois plus rapides, indispensables pour la recherche scientifique avancée.

Le nouveau système quantique d’IBM, composé de l’unité de traitement quantique (QPU) R2 Heron et de la plateforme logicielle Qiskit, a été conçu pour optimiser les performances des calculs quantiques. Comparé à ses prédécesseurs, le R2 Heron peut réaliser jusqu’à 5 000 opérations sur deux qubits, soit le double de la capacité des systèmes antérieurs, facilitant ainsi des calculs quantiques complexes et plus rapides.

Les améliorations matérielles et logicielles apportées par IBM à son système quantique lui permettent désormais de s’attaquer à des problèmes scientifiques dans des domaines aussi variés que les matériaux, la chimie, les sciences de la vie, la physique des hautes énergies, et plus encore, vers des recherches qui étaient jusqu’alors hors de portée, du fait des limitations de vitesse et de capacité des précédentes générations de technologies quantiques.

Outre l’augmentation de la capacité de traitement, IBM a également intégré des améliorations logicielles significatives. L’utilisation de l’algorithme de mitigation d’erreur de réseau tensoriel de Qiskit, par exemple, permet de réduire l’impact des perturbations sur les qubits. De plus, avec l’introduction de l’ingénierie de compilation paramétrique et l’optimisation du mouvement des données, le système peut maintenant effectuer jusqu’à 150 000 opérations de couche de circuits par seconde (CLOPS), une amélioration considérables par rapport aux performances de base antérieures.

IBM envisage le développement de superordinateurs « centrés sur le quantique » qui combinent les ressources de calcul quantique et classique pour produire des résultats viables plus rapidement qu’avec des systèmes purement quantiques. Cette approche hybride permet de traiter les tâches en parallèle, décomposant les algorithmes complexes en morceaux que chaque moitié du système peut traiter efficacement.

Source : IBM

Voir aussi https://sciencepost.fr/ibm-nouvelle-puce-quantique-156-qubits/

Selon le projet de loi de finances rendu public jeudi 10 octobre, le budget de la mission «Défense» suit la ligne tracée par la loi de programmation militaire adoptée en 2023.

Il est en augmentation de 3,3 milliards d’euros par rapport à 2024, ce qui le porte à 50,54 milliards, à comparer aux quelques 130 milliard d’euros du budget militaire russe.

La loi de programmation militaire 2024-2030 prévoit une dépense de 400 milliards d’euros, en hausse de 35 % par rapport à la précédente, auxquels s’ajoutent 13 milliards d’euros de ressources extrabudgétaires. .

Les industriels de l’armement en sont les premiers bénéficiaires. Ainsi près de 20 milliards d’euros sont destinés, d’ici à 2030, à accélérer le recomplètement des stocks de munitions.

Sur l’ensemble des sites français, la production a augmenté. Les premières livraisons de missiles Aster consacrés à la défense sol-air, au départ prévues pour 2026, sont attendues d’ici à la fin de l’année, avec une multiplication par trois de la production en 2025.

Le groupe MBDA a, lui, reçu une commande de 1 300 missiles Akeron MP (MMP, missile moyenne portée) et 329 missiles Mistral 3, dont la fabrication va passer de vingt à quarante pièces par an. Le volume de bombes armement air-sol modulaire, déjà en augmentation, va doubler en 2025.

Par ailleurs Nexter a démontré sa capacité d’assembler un canon Caesar en dix-sept mois au lieu de trente-six mois et d’en livrer six par mois contre deux auparavant. Chez Dassault Aviation, les équipes sont passées de un à trois Rafale par mois. Le radar Ground Master de Thales sera fabriqué non plus en douze mais en vingt-quatre exemplaires par an. A Limoges, Texelis se prépare à doubler la capacité de production de ses plateformes roulantes qui font avancer le Serval, véhicule blindé léger multirôles, commandé par centaines par l’armée de terre.

Voir aussi

https://commission.europa.eu/strategy-and-policy/eu-budget/motion/focus/eu-budget-boosts-eus-defence-industry-and-european-security_en

Il existe certainement dans l’univers des planètes où la vie telle que nous la connaissons n’est pas apparue. Il en est d’autres où la vie a gardé une forme primitive, celle d’une cellule unique. Il en est certainement aussi d’autres où la vie à donné naissance à des eucharyotes ou organismes multicellulaires, des plus simples aux plus complexes tels les organismes humains.

Pour quelles causes est apparue la complexification caractérisant la vie terrestre ? Les darwiniens évoqueront le hasard suivi de la nécessité, autrement dit la sélection du plus apte.

Pour les chercheurs auteurs de l’étude référencée ci-dessous, le passage d’une cellule unique, par définition unicellulaire, à la multicellularité peut se faire, entres autres causes, lorsque la cellule unicellulaire est soumise à un traumatisme tel qu’une compression anormale d’origine extérieure. De tels changements de pression sont fréquents sur les côtes océaniques à la suite par exemple d’un miniséisme, voire d’un phénomène météorologique violent affectant l’atmosphère proche de la surface.

Dans ce cas, les cellules initiales, par définition unicellulaires, peuvent être conduites à se reproduire sous la forme d’un tissu multicellulaire enfermant différents types de cellules, capables d’accomplir des fonctions devenues hors de la portée de l’organisme monocellulaire.

La recherche citée ici n’a pas porté sur des bactéries mais sur des archées qui sont des cellules dépourvues de noyaux, caractère qui les a longtemps fait prendre pour des bactéries. Cependant les archées ne comportent pas de parois cellulaires rigides ce qui leur donne une grande facilité pour développer divers types de formes souples.

Pour en savoir plus, des chercheurs de l’Université Brandeis (USA) enfermèrent des archeés du genre Haloferax Volcanii sous une plaque de gelée simulant les pressions qui s’exercent sur elles dans la mer. Ils observèrent alors un phénomène inattendu. Les archées commencèrent d’abord par se multiplier en conservant un génome identique. Puis, quand la tension atteignit un certain point, de nouvelles membranes (cell walls) apparurent créant de nouvelles cellules clones de la cellule original et constituant un tissu multicellulaire entre les cellules. Ce nouveau tissu accomplissait des fonctions inaccessibles pour la cellule unique.

Référence

Tissue-Like Multicellular Development Triggered by Mechanical Compression in Archaea

Theopi Rados, Olivia S. Leland, other authors

doi: https://doi.org/10.1101/2024.10.19.619234

Abstract

• The advent of clonal multicellularity is a critical evolutionary milestone, seen often in eukaryotes, rarely in bacteria, and only once in archaea. We show that uniaxial compression induces clonal multicellularity in haloarchaea, forming
• tissue-like structures. These archaeal tissues are mechanically and molecularly distinct from their unicellular lifestyle, mimicking several eukaryotic features. Notably, archaeal tissues undergo a coenocytic stage followed by a tubulin-independent cellularization, orchestrated by active membrane tension at a critical cell size. Past cellularization, tissues are organized into two cell types – apical and basal scutoids – with junction elasticity akin to animal tissues, with actin and protein glycosylation as fiducial polarity markers. Our findings highlight the remarkable biophysical potential of convergent evolution in the emergence of multicellular systems across domains of life.
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Chacun a constaté que l’élection de Donald Trump à la présidence des Etats-Unis ne s’est pas traduite comme on pouvait le craindre par un durcissement des relations avec Moscou. Les deux présidents, Donald Trump et Vladimir Poutine, en dehors des civilités d’usage, se sont fait respectivement savoir qu’ils espéraient une reprise du dialogue.

Cette reprise portera nécessairement sur tous les points chauds actuels, à commencer par un accord sur le statut de l’Ukraine. Mais on peut penser que tous les désaccords présents ou futurs entre les deux puissances seront abordés.. Ne pas le faire entraînerait l’acceptation de nouvelles dépenses militaires et surtout un refus ultérieur de tout accord sur les questions soulevées notamment par le développement des nouvelles sciences et technologies.

Le Chancelier allemand l’a bien compris. Ii a discuté au téléphone hier pendant deux heures de l’avenir de l’Ukraine avec Vladimir Poutine. On peut penser que ce dialogue se poursuivra sur d’autres points à l’avenir.

Que fera le président français ? Emmanuel Macron reprendra-t-il sa proposition dangereuse formulée il y a quelques jours et visant à envoyer des troupes en Ukraine. Plus généralement décidera-t-il de tenir la France à l’écart de toutes négociations avec Moscou sur quelque point que ce soit. Il ne se grandirait pas ce faisant.

https://www.france24.com/fr/europe/20241115-olaf-scholz-exhorte-vladimir-poutine-%C3%A0-n%C3%A9gocier-avec-l-ukraine

Dans son dernier essai « La Russie de Poutine contre l’Occident : La menace russe au-delà de la guerre en Ukraine (Eyrolles) », Aurélien Duchêne décrit la solidité de la puissance russe, analyse ce qui au sein du pouvoir et de la société russes annonce l’aggravation de la dérive autoritaire de ce pays, et explore les scénarios probables d’affrontement avec l’Otan.

Il a déjà publié  » Russie : la prochaine surprise stratégique ? « (2021). Il intervient régulièrement dans les médias sur les questions internationales, notamment comme chroniqueur pour la chaîne LCI.

Il défend l’idée que la menace russe est sous-estimée. Pour lui le pouvoir russe reste profondément opportuniste, mais l’on sous-estime sa dimension idéologique : celle-ci se renforce autour d’un discours cohérent quoique composite, qui imprègne aussi bien les discours de Poutine que les manuels scolaires. Il en découle un projet de société qui pérennise la confrontation avec l’Occident, et une radicalisation de celle-ci.

Aurélien Duchêne reste flou sur la question de savoir si la Russie prendrait le risque d’une guerre de grande ampleur, sinon mondiale, en décidant d’attaquer l’Otan au Nord, notamment à la hauteur des Etats Baltes. Pour réussir, cette attaque devrait vite faire appel à des armes nucléaires de basse intensité dites tactiques. Les pays qui au sein de l’Otan disposent de telle armes sont les Etat Unis, en attendant sans doute la France. La Russie est-elle prête à les affronter ?

Et qu’en serait-il des alliés de la Russie au sein des BRICS, notamment la Chine et l’Inde ?

Voir https://x.com/aurelienduchene?lang=fr

Le Canada est positionné pour devenir un leader mondial dans le secteur nucléaire grâce aux riches gisements d’uranium situés dans le bassin d’Athabasca en Saskatchewan. Cette région pourrait transformer le Canada en un fournisseur de carburant nucléaire essentiel pour les décennies à venir. Contrairement à d’autres pays, le Canada possède la capacité unique d’extraire et d’enrichir l’uranium directement, renforçant ainsi son indépendance et son influence sur le marché global de l’énergie nucléaire.

Le Canada, actuellement le deuxième plus grand producteur mondial d’uranium , pourrait bientôt augmenter sa production grâce à ses technologies avancées et à son expertise en matière d’enrichissement. Alors que les autres grands producteurs d’uranium, comme le Kazakhstan, ne possèdent pas les installations d’enrichissement, le Canada peut fournir de l’uranium enrichi directement à partir de ses propres ressources, offrant ainsi une alternative sécurisée aux pays qui préfèrent ne pas dépendre de la Chine ou de la Russie.

Avec l’augmentation de la demande mondiale pour des énergies propres, la technologie de fission nucléaire est prête à connaître un renouveau significatif. Des nations à travers le monde, y compris la Chine, les États-Unis et les pays de l’UE, investissent de plus en plus dans les nouvelles installations nucléaires dans le cadre de leurs efforts pour atteindre les objectifs de zéro émission nette. Lors de la COP28, deux douzaines de nations ont annoncé leur intention de tripler leur production d’énergie nucléaire d’ici 2050, soulignant un besoin accru en combustible nucléaire enrichi.

Malgré les opportunités, l’industrie de la fission nucléaire fait face à des défis considérables, notamment en raison des préoccupations environnementales et de sécurité soulevées par des incidents tels que celui de Fukushima. De plus, l’économie des projets de centrales nucléaires, avec leurs longs délais de construction et les risques de dépassement de coûts, reste un obstacle significatif. En outre, les opérations minières ne sont pas à l’abri de défis économiques, comme en témoigne l’histoire de l’exploitation et de la fermeture de la ville d’Uranium City en 1982 en raison des coûts élevés et de la faible demande.

Rappelons qu’avec la fusion nucléaire, qui sera disponible, notamment en France, d’ici 20 à 30 ans, l’uranium ne sera plus nécessaire.

Pour en savoir plus

https://www.bbc.com/news/articles/c5yjnkgz0djo

Le calcul quantique rencontre en France, malgré sa difficulté un grand intérêt, tant de la part des universitaires que des entreprises. Nous venons de publier un article signalant les ambitions sur ces sujets de la start-up française Crystal Quantum Computing

https://europesolidaire.eu/2024/11/12/12-11-2024-calculateur-quantique-un-match-chine-france/.

Le gouvernement français a bien compris les enjeux. Il y a trois ans, il avait présenté le programme France 2030 définissant une stratégie nationale dans le domaine des technologies quantiques et lançant un programme de recherche dit Progcima.

Trois ans après un rapport officiel fait le point sur ces projets. Voir https://www.enseignementsup-recherche.gouv.fr/fr/france-2030-point-d-etapes-trois-ans-apres-le-lancement-de-la-strategie-nationale-des-technologies-95121

L’ensemble s’inscrit dans un Plan Quantique pour la France. Il s’agit d un projet national interministériel français initié par le Premier ministre et précisé par le Rapport Forteza. Celui-ci vise à fédérer les politiques, les scientifiques et les investisseurs. Le but est de trouver une place pour la France dans ce que la doctrine désigne sous le nom de « troisième révolution quantique » ,

Le rapport a conduit à l’annonce, le 21 janvier 2021, par le président Emmanuel Macron, d’un plan de financement de 1,8 milliard d’euros, dont 1 milliard de l’État

Le rapport est divisé en plusieurs parties. Il défini les ambitions de nationale de manière quantitative, puis propose des macro-recommandations et enfin une série de plusieurs recommandations.

Le plan quantique est piloté par le CNRS, le CEA et l’Inria, il s’articule autour de quatre grands axes :

• les qubits à l’état solide,
• les atomes froids,
• l’algorithmique,
• les concepts de rupture en cryptographie.

Un des objectifs est de devenir un des leaders mondiaux des calculateurs quantiques tolérants aux défauts (« Large Scale Quantum », ou LSQ) .Les défauts sont inhérents aux calculateurs quantiques, du fait que les bits quantiques peuvent prendre une infinité de valeur entre le zéro et le un, contrairement aux bits classique qui doivent être impérativement soit un un; soit un zéro .

La réalisation de ces machines rendra possibles calculs et modèles de plusieurs ordres de grandeur plus complexes qu’avec les super-calculateurs d’aujourd’hui. Mais les ordinateurs quantiques ne sont pas attendus avant 2030

Pour en savoir plus, voir Usine nouvelle

https://www.usinenouvelle.com/editorial/deux-ans-apres-le-plan-quantique-l-ecosysteme-de-jeunes-pousses-est-sur-de-bons-rails.N2166642

Voir aussi

Quantique : IBM investit massivement dans la recherche en France

Par Nassim Chentouf

Publié le 12/05/24 à 12h15

Selon une information de l’AFP, IBM s’apprête à investir 45 millions d’euros dans son IBM France Lab Paris-Saclay pour financer la recherche et le développement autour de l’informatique quantique en France.

L’informatique quantique représente un vrai défi pour la France qui envisage de créer deux prototypes d’ordinateurs universels. Le gouvernement peut compter sur le géant IBM puisque comme le rapporte BFMTV, l’entreprise va annoncer un investissement de 45 millions de dollars pour son laboratoire de recherche spécialisé situé dans l’Hexagone.

L’investissement de 45 millions d’euros d’IBM sera lissé sur plusieurs années et aboutira au recrutement d’une cinquantaine d’experts entre ingénieurs et chercheurs d’ici 2025.

Grâce à cet investissement, le centre IBM France Lab Paris-Saclay pourra poursuivre ses travaux et projets de recherche et développement en termes d’informatique quantique. Ce lieu permet aux équipes de mener des partenariats avec des écoles, instituts spécialisés, start-ups et entreprises.

L’informatique quantique constitue un domaine majeur pour ces prochaines années. Les ordinateurs quantiques offrent d’énormes puissances de calcul pour divers domaines comme l’IA, la finance, les transports ou les réseaux d’énergie.