Nouveau projet MAKE pour démocratiser l'informatique quantique

L'informatique quantique pourrait bouleverser en profondeur notre approche du calcul. Cependant, l'accès au matériel nécessaire reste limité à ceux qui disposent d'équipements coûteux dans des laboratoires d'élite, généralement situés dans un petit nombre de pays seulement.

Pour remédier à cette inégalité, un nouveau projet étudiant MAKE a été lancé à l’EPFL, intitulé « Schiiq : le premier ordinateur open source et à bas coût dédié à l’enseignement de l’informatique quantique ». Ce projet vise à rendre l’apprentissage pratique de l’informatique quantique plus équitable en construisant des dispositifs quantiques éducatifs abordables pouvant être utilisés dans les écoles en Suisse ainsi que partout dans le monde, y compris dans les pays à faibles revenus.

« L’informatique quantique reste encore aujourd’hui l’apanage des laboratoires et institutions de recherche les mieux financés », explique Andrés Quesnel González, étudiant en master QSE et président de l’équipe MAKE Schiiq. « Il y a des personnes brillantes partout dans le monde, mais elles ne disposent pas de l’accès dont elles ont besoin. »

« Notre objectif est d'améliorer autant que possible l'accessibilité »

Ce projet, développé par les étudiants du master QSE de l’EPFL en collaboration avec la Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) et le Centre QSE, permettra aux étudiants de découvrir concrètement les principes fondamentaux de la physique quantique, tels que la superposition, la mesure, le contrôle des qubits, l’intrication et la modélisation du bruit. Ainsi que de réaliser directement des calculs quantiques à l’aide de quelques qubits seulement, tout en acquérant des compétences en gestion de projet et en se familiarisant avec les enjeux de durabilité et d’accessibilité dans le domaine de l’informatique quantique.

« La plupart des gens n’ont pas accès à ces technologies à des fins éducatives, en particulier dans les pays à faibles revenus, mais aussi même les lycéens et le grand public ici en Suisse », explique Eleonora Giuliani, responsable du matériel au sein de l’équipe. « Notre objectif est de construire un ordinateur quantique open source de table, abordable et transportable, pouvant être utilisé à des fins éducatives partout. »

Ces ordinateurs quantiques de table s’appuieront sur la technologie de résonance magnétique nucléaire (RMN), utilisant les spins des noyaux à température ambiante comme qubits et des impulsions radiof réquences pour les contrôler. Cette technologie a été utilisée par les premiers ordinateurs quantiques, mais a finalement été abandonnée car le nombre de qubits n’était pas évolutif. Cependant, grâce à leur faible coût et à leur fonctionnement à température ambiante, ils sont idéaux pour les environnements éducatifs où la simplicité, le prix abordable et la facilité d’utilisation sont essentiels.

« Dans ce projet, nous ne cherchons pas à atteindre des performances toujours plus élevées », explique Andrés Quesnel González, « mais nous visons plutôt à rendre le système aussi accessible que possible. »

Au cours de la première année, l’équipe se concentrera sur la mise au point des trois composants indispensables à son kit d’ordinateur quantique de table : une sonde RMN, un spectromètre et les logiciels nécessaires. La première étape importante du projet consistera à démontrer le fonctionnement d’un système à 1 qubit utilisant de l’eau liquide.

« La réalisation de ce projet nécessitera une équipe d’étudiants hautement interdisciplinaire », précise Andrés Quesnel González. « Nous souhaitons réunir des étudiants en physique, en ingénierie et en informatique issus de plusieurs sections de l’EPFL, ainsi que nos partenaires de la FHNW. »

Pour les étudiants impliqués, l’ouverture est également un principe fondamental. « Il est essentiel de noter que Schiiq est 100 % open source : ainsi, n’importe qui peut modifier le matériel en fonction de ses propres besoins et partager ses améliorations avec la communauté », explique Andrés Quesnel González. « Cela crée un cercle vertueux dans lequel les composants peuvent être continuellement réutilisés, adaptés et améliorés. »

Du concept à la réalité

Le projet Schiiq collaborera étroitement avec l’Open Quantum Institute (OQI) du CERN, dont la mission principale est d’élargir l’accès à l’informatique quantique et de développer de nouveaux outils destinés à la formation et au renforcement des capacités. L’EPFL soutient l’OQI depuis ses débuts.

C’est grâce à cet engagement auprès de l’OQI que Philippe Caroff, directeur exécutif du Centre QSE de l’EPFL, Vincenzo Savona, professeur à la faculté des sciences de base à l'EPFL, et Clément Javerzac, professeur à la FHNW et ancien étudiant de l’EPFL, ont eu l’idée originale de Schiiq. L’idée a ensuite été présentée aux étudiants du master QSE de l’EPFL, qui ont pris la tête du projet, avec le soutien des co-encadrants Nicolas Macris, de l’École d’informatique et de sciences de la communication de l’EPFL, et Giovanni Boero, de la Faculté des sciences et techniques de l'ingénieur. Pierre Chevalier Kwon, chercheur associé à la FHNW, assurera la coordination technique et la supervision.

Nicolas Macris se félicite du leadership marqué des étudiants dans ce projet. « Je suis fier que les étudiants se soient lancés dans un projet au potentiel aussi grand », déclare-t-il. « C’est passionnant de les voir explorer, dès le début, comment rendre l’informatique quantique plus accessible. »

« La nécessité d’élargir l’accès à l’informatique quantique, en particulier pour les étudiants et les chercheurs, est largement reconnue à l’échelle internationale et est au cœur de la mission de l’OQI », explique Philippe Caroff. « Aujourd’hui, grâce au projet Schiiq MAKE, la passion et le talent des étudiants concrétisent cette idée. » Outre le fait d’attirer des étudiants vers le domaine quantique, il espère que le projet attirera un large éventail d’expertises au-delà du domaine quantique.

Ajoute Clément Javerzac : « En développant un dispositif informatique quantique de table abordable basé sur la technologie RMN et en rendant sa conception entièrement open source, nous pouvons contribuer à réduire les barrières à l’entrée et donner à davantage de personnes à travers le monde l’opportunité de découvrir l’informatique quantique et de s’y essayer ».