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Une machine faite d’un câble de fibre optique de 5 kilomètres de long enroulé dans une boîte de quelques mètres de diamètre et qui effectue des calculs à l’aide d’impulsions lumineuses, sera l’un des ordinateurs optiques les plus sophistiqués jamais construits.

Un ordinateur optique le plus sophistiqué jamais construit

Ce dispositif, qui est conçu par Hiroyuki Tamura et ses collègues de la société technologique japonaise NTT, est spécialement conçu pour résoudre les problèmes d’optimisation. Il s’agit de trouver la meilleure solution parmi de nombreuses solutions possibles, par exemple la meilleure façon d’équilibrer un réseau d’énergie ou la façon la plus efficace de programmer des livraisons dans une ville.
Plutôt que de s’appuyer sur des circuits électriques, l’appareil envoie 100 000 impulsions optiques dans une bobine de fibre optique. Les problèmes d’optimisation impliquent généralement des réseaux interconnectés complexes, ainsi qu’une puce informatique spéciale qui code de l’information dans un réseau d’impulsions au fur et à mesure de leur passage.
Chaque impulsion reçoit une valeur positive ou négative et on lui indique avec quelles autres impulsions elle doit interagir. Les impulsions circulent ensuite autour de la bobine des dizaines ou des centaines de fois, en interagissant les unes avec les autres jusqu’à ce qu’elles atteignent un état stable représentant la meilleure solution.

Résoudre des problèmes complexes du monde réel

L’équipe a déjà construit une version qui pourrait comprimer 2000 impulsions dans une fibre d’un kilomètre de long. Elle en construit maintenant une qui permet d’insérer 100 000 impulsions dans une fibre de 5 kilomètres de long. Cela permettra à l’ordinateur de modéliser les problèmes d’optimisation avec jusqu’à 100 000 pièces mobiles, ce qui pourrait commencer à résoudre des problèmes complexes du monde réel comme l’optimisation de la disposition des réseaux de communication.
« Ce serait vraiment révolutionnaire », déclare Charles Roques-Carmes, qui étudie l’informatique optique au Massachusetts Institute of Technology. À cette échelle, les ordinateurs conventionnels mettraient des siècles à trouver des solutions et même les programmes conçus pour trouver des solutions approximatives aux problèmes du monde réel seraient lents, dit-il.

Des impulsions et des qubits

Les problèmes d’optimisation constituent un défi pour les ordinateurs conventionnels car le nombre de solutions possibles augmente de manière exponentielle au fur et à mesure que le problème se développe, ce qui nécessite une puissance de calcul toujours plus importante. Les ordinateurs quantiques ont un avantage naturel sur ces problèmes par rapport aux ordinateurs conventionnels, mais cette technologie n’en est qu’à ses débuts.
Dans un article publié en mai, l’ordinateur de NTT contenant une fibre d’un kilomètre de long a été testé contre le D-Wave, le premier ordinateur quantique commercial, sur une série de problèmes expérimentaux d’optimisation. Alors que le D-Wave a mieux réussi à résoudre les petits problèmes, l’appareil de NTT a fait beaucoup mieux pour les problèmes plus importants avec de nombreuses interconnexions, qui sont plus représentatifs des problèmes du monde réel.
Les deux machines fonctionnent de manière très similaire, mais le D-Wave code les problèmes en utilisant des qubits qui sont des équivalents quantiques aux bits dans un ordinateur – plutôt que des impulsions optiques.
L’ordinateur de NTT peut relier chaque impulsion à toutes les autres, tandis que D-Wave ne peut relier qu’un nombre limité de ses qubits. Cette connectivité permet à l’appareil NTT de résoudre des problèmes plus importants et plus complexes, explique M. Tamura.

Une technologie disponible dans quelques mois

Les ordinateurs quantiques plus puissants et plus largement applicables mis au point par des entreprises comme Google et IBM pourraient en fin de compte surpasser LASOLV, dit Tamura, mais il faudra probablement attendre des décennies avant qu’ils soient assez grands. L’ordinateur optique à 100 000 impulsions devrait être prête d’ici un an ou deux, dit-il.
Cependant, il reste des défis techniques à relever, dit Tamura, à savoir faire face à des impulsions plus nombreuses et plus rapides et qu’elles soient moins affectées par les perturbations environnementales sur leur trajet de 5 kilomètres.
Source : New Scientist
Crédit photo : Pixabay