La jeune pousse torontoise se distingue par les progrès qu’elle fait réaliser au matériel et aux logiciels, mais aussi par sa propension à en faire profiter le public.
Si l’ordinateur quantique semble encore relever de la science-fiction, de jeunes entreprises comme Xanadu Quantum Technologies entendent en tirer dès maintenant toutes sortes d’applications pratiques. Fondée à Toronto en 2016, Xanadu est l’un des chefs de file mondiaux d’une technologie qui pourrait bien révolutionner la chimie, l’apprentissage machine, la finance et bien d’autres secteurs.
De quoi s’agit-il au juste ? « La nouvelle génération de superordinateurs reposera sur la physique quantique, explique Christian Weedbrook, fondateur, président et chef de la direction de Xanadu. Les calculs d’un ordinateur classique se font en mode binaire : la valeur d’un bit est soit 0 soit 1. Un ordinateur quantique fait appel aux qubits, qui peuvent prendre simultanément les valeurs 0 et 1. Pour certaines applications, la puissance de calcul augmente de manière exponentielle avec le nombre de qubits utilisables. »
L’ordinateur quantique ne va pas détrôner de sitôt les machines traditionnelles, mais il devrait accélérer fortement la vitesse de résolution des problèmes complexes et multiplier les possibilités de l’intelligence artificielle.
Christian Weedbrook, fondateur, président et chef de la direction, Xanadu
Les lasers, ces précieux alliés
Si l’ordinateur quantique est encore loin d’avoir rempli toutes ses promesses, il avance à grands pas. Xanadu met déjà au point des équipements et des logiciels ad hoc. « Borealis » est son ordinateur le plus récent. D’autres entreprises et développeurs peuvent utiliser ses machines au moyen du nuage Xanadu ou directement dans leurs propres ordinateurs, puis se servir des outils, fonctions et simulateurs logiciels de Xanadu pour concevoir et mettre en œuvre leurs applications quantiques.
Sur le plan matériel, Xanadu se distingue particulièrement par l’utilisation qu’elle fait de la photonique. Ses puces X-Series fonctionnent en effet par impulsions laser. Christian Weedbrook détaille les avantages de la formule : « Nos machines se logent facilement à plusieurs dans un bâti pour serveur ordinaire, ce qui permet d’accroître graduellement la puissance de traitement nécessaire. »
La photonique permet aussi aux circuits Xanadu de fonctionner à température ambiante, contrairement à bien d’autres puces quantiques, qui doivent être refroidies. Christian Weedbrook souligne également la facilité de fabrication : Xanadu recourt au silicium (produit aujourd’hui en grandes quantités) et, « pour les interconnexions, aux composantes optiques couramment utilisées par l’industrie des télécommunications. »
Une communauté en pleine croissance
Le logiciel libre de Xanadu, qui emprunte son nom à la célèbre chanson « Penny Lane » des Beatles, est une bibliothèque Python multiplateforme qui permet aux développeurs d’entraîner plus facilement leurs ordinateurs quantiques et de monter leurs propres applications. L’un de ses piliers est la banque de ressources gérée par les utilisateurs et à partir de laquelle l’équipe de Xanadu propose tutoriels, démos, vidéos et groupes de soutien.
« Quand nous avons créé Penny Lane en 2018, explique Christian Weedbrook, nous avons pris modèle sur d’autres domaines légèrement plus avancés que nous, par exemple celui de l’IA. Nous y avons constaté l’immense intérêt des logiciels libres, qui permettent à tous les acteurs de progresser plus vite que si chacun agissait sans rien dévoiler. » Il est également plus facile ainsi de monter une communauté particulièrement motivée. L’interaction des utilisateurs entre eux, avec les développeurs et avec le logiciel est beaucoup plus directe, ce qui renforce les liens et accélère la rétroaction.
Quant à « Strawberry Fields », c’est une bibliothèque Python à pile complète grâce à laquelle les utilisateurs peuvent simuler, entraîner et optimiser des programmes quantiques faisant appel au matériel Xanadu.
L’ordinateur quantique dont Xanadu a annoncé le lancement en 2022 (« Borealis ») a fait les manchettes quand, comme le rappelle Christian Weedbrook, il est parvenu à « surclasser les meilleurs superordinateurs traditionnels lors de l’application des algorithmes les plus connus à des tâches bien précises ». Qui plus est, Xanadu permet d’accéder librement à Borealis au moyen de son nuage – une première mondiale pour un ordinateur de ce genre.
« En rendant notre technologie utilisable par tout un chacun, nous ne suscitons pas seulement la confiance au sein de la communauté : nous nous assurons la collaboration des meilleurs spécialistes au monde. »
« Le fait d’avoir atteint le stade supérieur du calcul quantique ne signifie pas que l’ordinateur quantique a livré toutes ses promesses, précise Christian Weedbrook, mais les machines insensibles aux défaillances et aux parasites qu’impose la résolution de certains des problèmes les plus complexes sont désormais à notre portée. En rendant notre technologie utilisable par tout un chacun, nous ne suscitons pas seulement la confiance au sein de la communauté : nous nous assurons la collaboration des meilleurs spécialistes au monde, qui vont très certainement contribuer à faire progresser la technologie. »
L’engagement de Xanadu envers la collectivité ne se limite pas à ses produits : l’entreprise organise des camps de programmation et anime un programme de résidence qui permet aussi de former de futurs spécialistes, au Canada comme ailleurs. « Le domaine évolue vite. Il est essentiel que la nouvelle génération se forme à l’informatique quantique. Nos programmes et activités (QHack, par exemple) sont ouverts à tous. Nous sommes ravis de voir y participer, un peu partout dans le monde, des gens que ce domaine passionne. »
Xanadu a même sa boutique en ligne, qui propose tee-shirts et chandails à capuchon personnalisés.
Christina Weedbrook avec Justin Trudeau, Premier Ministre du Canada
Le Canada, acteur clé de l’informatique quantique
Au début de 2023, le gouvernement du Canada a dévoilé sa très attendue « Stratégie quantique nationale », qui vise à stimuler la recherche, le développement des entreprises et la formation de spécialistes dans ce secteur en pleine croissance. « Xanadu a l’avantage d’être établie au Canada – en Ontario, plus précisément, se réjouit Christian Weedbrook. Pendant des décennies, le gouvernement du Canada a investi régulièrement dans la recherche universitaire consacrée à l’informatique quantique. Le pays dispose aujourd’hui de plusieurs pôles de pointure mondiale bien établis. »
La mise en marché d’outils quantiques se profilant depuis quelques années, le gouvernement fédéral renforce son soutien aux jeunes entreprises comme Xanadu, dans les locaux de laquelle Justin Trudeau a annoncé en janvier l’octroi d’une enveloppe de 40 millions de dollars destinée à la mise au point du premier ordinateur quantique insensible aux pannes fondé sur la photonique.
« Par tolérance aux pannes, on entend la capacité d’un ordinateur à continuer de fonctionner malgré la défaillance de certaines de ses composantes, indique Christian Weedbrook, autrement dit d’exécuter normalement des algorithmes quantiques, dans le cas qui nous occupe. L’insensibilité aux défaillances et la correction automatique des erreurs sont essentielles à l’exploitation du plein potentiel des ordinateurs quantiques. »
Atteindre ces objectifs sera « très difficile, car les qubits sont extrêmement sensibles aux pertes et aux parasites. La fiabilité des résultats impose d’isoler les photons du bruit », mais le jeu en vaut largement la chandelle. Christian Weedbrook prend l’exemple des véhicules électriques. « L’informatique quantique peut révolutionner de nombreux secteurs, notamment celui de l’automobile. Nous pensons que la simulation du fonctionnement des batteries sera l’un des premiers champs d’étude. »
Ensuite, tout ira très vite, poursuit le fondateur de Xanadu. « Notre objectif est de mettre l’informatique quantique à la portée de tous. »
Pour en savoir davantage sur Xanadu, consultez le site Xanadu.ai.
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