Sotto la guida di Didier Carré, presidente dell’istituto G9+, e ospitato da Sopra Stéria, a fine novembre si è tenuta una conferenza sulla situazione attuale e futura dell’informatica quantistica in Francia e in Europa, con risultati incoraggianti per il settore francese.
Amandine Reix (all’estrema sinistra nella foto), vicedirettore dello Spazio, dell’elettronica e del software presso la Direzione generale delle imprese, ha ricordato l’impegno assunto nel 2021 dal Presidente della Repubblica affinché lo Stato investa 1 miliardo di euro di denaro pubblico in nel campo dell’informatica quantistica attraverso la missione Francia 2030.
“Questa è una questione di sovranità”, ricorda la signora Reix. “La quantistica rappresenta sfide enormi soprattutto per i settori militare, farmaceutico, energetico e meteorologico.”
Madame Reix sottolinea senza mezzi termini la dimensione economica della disciplina: “Possiamo ricavarne dei soldi ed è quello che vogliamo fare”. Invita inoltre le aziende private a contribuire in modo significativo allo sviluppo del computer quantistico e precisa che le aziende francesi del settore hanno già raccolto 350 milioni di euro.
Fanny Bouton, di OVH Cloud (seconda da sinistra), cita il CEO dell’azienda, Octave Klaba, il quale stima che qualsiasi azienda con un fatturato di 1 miliardo di euro dovrebbe investire almeno 1 milione di euro nell’informatica quantistica per prepararsi al futuro.
Cinque startup selezionate
Nei suoi investimenti, lo Stato ha scelto cinque start-up che hanno ciascuna scommesse tecnologiche diverse per coprire gran parte delle realizzazioni materiali previste per il futuro e pur rimanendo agnostici. Le cinque aziende sono Quellela, Pasqal, Alice & Bob, C12 e Quobly “Non è una tecnologia completamente matura al momento, ma il nostro Paese è ben posizionato e abbiamo tutte le ragioni per sperare”.
Un avvertimento, però: per finanziarsi le startup potrebbero essere tentate di ricorrere a fondi extraeuropei e lo Stato precisa che sarà molto attento a questo, sempre per sue esigenze di sovranità. Per questo motivo, le autorità pubbliche fanno affidamento principalmente sulla ricerca fondamentale per evitare, da un lato, trasferimenti di tecnologia verso paesi terzi o addirittura ostili e, dall’altro, per consentire la creazione di un ecosistema che supporti questo lavoro. La Reix sottolinea inoltre la necessità di garantire materiali come il silicio 28 e la criogenia con grandi gruppi industriali come Air Liquide e di gestire gli appalti pubblici tramite Proqcima.
Il Santo Graal dell’FTQC
Tutte le operazioni effettuate dai diversi attori, indipendentemente dalle loro scelte tecnologiche, hanno un obiettivo comune: realizzare gli FTQC (Fault Tolerant Quantum Computer), cioè i cosiddetti computer quantistici “perfetti”.
Un primo resoconto sui lavori dell’accademia di tecnologia guidata da Thierry Bonhomme (al centro nella foto) è stato appena concluso e sarà svelato nelle prossime settimane.
“In termini generali, il rapporto sottolinea il ridimensionamento verso l’FTQC e l’algoritmo che deve essere associato ad esso”, sottolinea Bonhomme. “Il rapporto evidenzia anche le risorse necessarie per le diverse applicazioni: chimica dell’azoto, chimica dei farmaci, materiali resistenti alla corrosione, algoritmo di Shor.
A questo proposito, Bonhomme ha anche sfatato una voce emersa qualche settimana fa secondo cui gli scienziati cinesi sarebbero riusciti a decifrare le chiavi di crittografia RSA a 2048 bit implementando il suddetto algoritmo. Quella che sarebbe stata un’esplosione globale per la sicurezza delle transazioni è in realtà solo ciò che gli anglosassoni chiamano Fud per Paura, Incertezza e Dubbio.
Sarebbe infatti necessario mobilitare l’equivalente di 10 alla 12 operazioni, cosa che attualmente è assolutamente impossibile, oltre a 7000 qbit logici. In altre parole, non è domani che l’algoritmo di Shor potrà essere implementato. Secondo Bonhomme, le previsioni più ottimistiche su un orizzonte temporale di 5 anni non sono realistiche.
Road map realistiche
Uno dei punti più incoraggianti è che tutte le tabelle di marcia passate sono state mantenute, il che potrebbe suggerire che lo saranno anche quelle future, sebbene vi sia incertezza su quale tecnologia prevarrà. Tuttavia, Bonhomme non nega la portata delle sfide prima di arrivare al FTQC. “Ne vedo quattro: qualità e quantità dei Qbit, codici di correzione degli errori, l’interconnessione tra le QPU (Qantum Processing Unit) e infine l’architettura tecnica e non solo il processore e quest’ultimo non è sufficientemente sviluppato in Francia”.
Chloé Poisbeau (seconda da destra), COO di Alice & Bob, parla dei progressi dell’azienda nel 2024. “Fin dall’inizio, abbiamo scelto di avere una tabella di marcia incentrata sul FTQC. Di conseguenza, una parte significativa del nostro lavoro si concentra sulla qualità dei Qbits. Ci concentriamo sulle prestazioni e sulla qualità nella correzione degli errori prima di accumularli. Recentemente l’azienda ha immesso sul mercato di Google un chip da 1 Qbit che si caratterizza per un tasso di correzione degli errori molto elevato.
L’azienda offre anche un emulatore quantistico disponibile tramite l’operatore Equinix. La scelta tecnologica di Alice&Bob si basa su una tecnologia chiamata Qbits de chats, che semplifica notevolmente l’importantissimo passaggio della correzione. Come per gli altri attori, l’orizzonte 2028-2030 è menzionato come minimo per l’arrivo al FTQC. Poisbeau indica che è a partire da 100 Qbit logici che iniziamo a vedere la prova che il calcolo quantistico supera il calcolo tradizionale. Per fare ciò è necessario creare e stabilizzare un certo numero di Qbit fisici. L’obiettivo è quindi quello di ottenere questo potere entro la fine del decennio con una tabella di marcia precisa che sarà dettagliata alla fine di quest’anno.
Google ha recentemente pubblicato uno studio che dimostra che il significativo aumento dei Qbit ha avuto un impatto sulla correzione degli errori, un passo essenziale per raggiungere l’FTQC. “È una pubblicazione importante che ha avuto un grande impatto nel settore”, ricorda Chloé Poisbeau. “Google dice che per eseguire l’algoritmo di Shor, avrebbero bisogno di 20 milioni di qbit fisici. Noi (Alice e Bob) abbiamo fatto lo stesso studio e arriviamo a 200.000 qbit fisici, perché utilizziamo un’altra tecnica per la correzione degli errori”.
Pasqal e Quandela forniscono soluzioni
Per quanto riguarda Pasqal, ci concentriamo su 3 aree. Il primo è, non sorprende, che il computer e l’azienda abbiano recentemente consegnato in Germania una macchina da 100 Qbit. Un’altra macchina sarà consegnata in Arabia Saudita l’anno prossimo. “Recentemente siamo riusciti a intrappolare 1000 atomi, il che significa che nella nostra tecnologia, un atomo intrappolato equivale a 1 Qbit”, afferma Lina Alzate, responsabile vendite di Pasqal.
Il secondo asse è il software Open Source messo a disposizione degli utenti per l’avvio dei test, l’accesso ai cloud di Microsoft Azure e Google oltre alla partnership con IBM per la biologia e la scienza dei materiali. Infine, il 3°e L’obiettivo principale è sviluppare casi utente in modo che i clienti possano lavorare concretamente.
Per Quandela, il 2024 ha segnato l’avvio della fabbrica costruita l’anno precedente e le prime consegne di computer quantistici, in particolare per OVH in Francia e Canada.
“I primi computer quantistici che stiamo fornendo servono agli utenti per addestrarli, testarli e confrontarli con ciò che esiste nell’informatica tradizionale. Ci impegniamo a costruire un ecosistema attorno a questa disciplina”, rivela Valerian Giesz (all’estrema destra nella foto), co-fondatore e COO di Quellela. “Oggi abbiamo più di 1.000 utenti sul nostro cloud e collaboriamo con partner come OVH Cloud e Scaleway per creare sempre più casi d’uso. »
L’azienda afferma di aver sviluppato con successo Qbit con correzione fotonica e ora si tratta di assemblarli e ridimensionarli. Giesz spiega che la fotonica che lavora con le fibre ottiche significa che si tratta di modelli a basso consumo energetico e che essendo il fotone un qbit relativamente solido, non è necessario raffreddarlo a temperature molto basse. I primi computer quantistici corretti sono previsti per il 2027.
Pasqal sta lavorando alla sua prossima macchina chiamata “Orion Beta” che dovrebbe vedere la luce entro la fine dell’anno. Avrà 1000 qubit e supporterà circa 5 milioni di operazioni di gate quantistici. Le macchine “Orion Beta” potranno essere ordinate per installazioni “on-premises” a fine 2024/inizio 2025. Allo stesso tempo, Pasqal dovrebbe completare nel 2025 il successore denominato “Orion Gamma” che offrirà “ultra high fidelity ” porte e supporterà fino a 10 milioni di operazioni. Infine, Pasqal punta a 10.000 qubit entro il 2028 con una nuova architettura scalabile con qubit logici grazie a un nuovo processore quantistico chiamato Vela. Con questa macchina, Pasqal spera di migliorare di 3 volte il tasso di ripetizione e di supportare fino a 40 milioni di operazioni di gate.
La tabella di marcia di Pasqual, tuttavia, non si ferma qui. I ricercatori deeptech stanno già immaginando un processore Pegasus per il 2027, ancora dotato di 10.000 qubit, ma che offre una profondità algoritmica molto maggiore fino a 200 milioni di operazioni.
Oltre a ciò, Pasqal prevede un nuovo processore quantistico chiamato Centaurus, il loro primo QPU con tolleranza ai guasti integrata (quindi generazione FTQC, Fault Tolerant Quantum Computing) questa volta offrendo 128 qubit logici (frutti della combinazione di migliaia di qubit fisici) e 200 milioni di qubit quantistici operazioni di cancello.
Software basato su reti tensoriali
L’approccio informatico del Multiverse è software. A differenza dei produttori di hardware, Multiverse si affida al formalismo matematico delle reti tensoriali utilizzato da diversi anni dai fisici che lavorano sulla materia condensata. Le reti tensoriali consentono di catturare la maggior parte delle informazioni in un sistema quantistico in termini di sovrapposizione o entanglement sui computer tradizionali. Sono molto di moda oggi, perché ci permettono di superare i limiti dell’informatica tradizionale. L’azienda festeggia ora il suo quinto anniversario con 150 progetti e 50 clienti.
Alcuni sono progetti pilota e altri sono in produzione. L’azienda ha inoltre sviluppato 2 librerie accessibili a tutti per lavori su Machine Learning e ottimizzazione in HPC. Uno dei nuovi prodotti dell’azienda si chiama Singularity. Questa è una tecnologia che comprime in modo significativo gli LLM attraverso reti tensoriali.
Michel Kurek, amministratore delegato Francia di questa azienda di origine spagnola, precisa: “abbiamo stabilito una partnership con Pasqal e IBM e utilizzando la tecnologia superconduttrice di IBM, forniamo l’accesso a più di 120 qbit”. Singularity consente di rispondere a domande relative al deep learning, al machine learning e all’ottimizzazione dei modelli di intelligenza artificiale.
Lo vediamo: l’anno che sta finendo è stato piuttosto fruttuoso e tutti i soggetti coinvolti nutrono grandi speranze per gli anni a venire. Speriamo che non abbiano torto.
