Podcast avec Rob Hays, Atom Computing

Notre invité dans cet épisode est Rob Hays, PDG d'Atom Computing, une entreprise qui construit des ordinateurs quantiques avec des qubits à spin nucléaire. Avec Rob, nous discutons du caractère unique de leur approche basée sur les atomes, de leur stratégie de mise sur le marché, de son point de vue sur la diversité dans la main-d'œuvre quantique et de bien d'autres choses encore.

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Yuval Boger (Classiq) : Bonjour, Rob, et merci de m'avoir rejoint aujourd'hui.

Rob Hays (Atom Computing) : Bonjour, Yuval. Ravi de vous rencontrer et heureux d'être ici.

Yuval: Qui êtes-vous et que faites-vous ?

Rob: Je suis Rob Hayes, PDG d'Atom Computing. Atom Computing est une entreprise de matériel informatique quantique dont la mission est de créer le système le plus évolutif et le plus fiable au monde afin d'aider nos clients à faire leur prochaine grande découverte.

Yuval: Eh bien, c'était très court. Qu'est-ce que cela signifie un peu plus en détail ? Qu'est-ce que l'informatique basée sur l'atome et en quoi est-elle différente des autres modalités de l'informatique quantique ?

Rob: Bonne question. Atom Computing est une entreprise de matériel informatique quantique, ce qui signifie essentiellement que nous construisons des plates-formes matérielles sur lesquelles les utilisateurs peuvent exécuter leurs applications. Pour nous, la mission est assez claire : il s'agit de construire des machines plus grandes, mesurées par le nombre de qubits. Nous devons nous assurer qu'une correction d'erreur est intégrée pour que les gens obtiennent les bonnes réponses. Il y a beaucoup de choses dans cette courte phrase et c'est beaucoup de travail, mais en fin de compte, nous utilisons une technologie qui nous permettra d'augmenter le nombre de qubits en utilisant le premier qubit à spin nucléaire au monde qui est fabriqué à partir d'atomes neutres. Les atomes neutres sont des éléments alcalino-terreux issus de la deuxième colonne du tableau périodique. Ils ont une propriété très stable et n'interagissent pas avec les autres atomes, à moins que vous ne le souhaitiez.

Nous piégeons ces atomes dans une chambre à vide en utilisant des lasers à une certaine longueur d'onde de la lumière qui leur permet de devenir très froids et immobiles dans l'espace, de sorte que nous pouvons contrôler où ils se trouvent. Ensuite, nous pouvons lire et écrire des informations quantiques sur eux, à l'aide de caméras et de lasers. Pour faire évoluer la machine vers davantage de qubits, il suffit de créer davantage de points lumineux, chacun pouvant être contrôlé individuellement, et nous pouvons faire fonctionner les portes et les circuits à l'aide de ces types de contrôles. En outre, nous disposons d'une pile logicielle, d'un logiciel d'infrastructure, d'API et de moyens de programmer le système, ainsi que d'un système de correction d'erreurs au fil du temps, afin de construire des ordinateurs quantiques très utiles.

Yuval: Il est évident que la construction d'un ordinateur quantique et de la pile logicielle permettant de le contrôler est une entreprise de grande envergure. Où en êtes-vous dans cette aventure ? Quelle est la distance qui vous sépare de la commercialisation ou peut-être des clients qui l'utilisent aujourd'hui ? 

Rob: Nous sommes une entreprise très jeune. Nous n'avons été fondés qu'en 2018 et avons commencé à construire notre premier système d'informatique quantique en 2019. En deux ans, nous avons pu construire ce qui est vraiment à égalité avec le plus grand ordinateur quantique à 100 qubits. Nous avons fait cela avec beaucoup moins de ressources que n'importe qui d'autre. Cela témoigne de la technologie que nous avons choisie, qui est très efficace et rapide à mettre à l'échelle. Nous disposons donc d'un premier système, que je qualifierai de prototype, appelé Phoenix. Il s'agit de 100 qubits ; il est opérationnel. Nous l'utilisons actuellement, en interne, pour le tester, tester la pile logicielle, compléter les fonctionnalités afin que les clients puissent l'utiliser. Nous commencerons à permettre aux clients de l'utiliser dans quelques semaines, et non plus dans quelques mois. Cela amorcera la courbe d'apprentissage du logiciel, des applications et du matériel qui évoluent ensemble, ce qui est très important à mesure que nous avançons. Pour être tout à fait honnête, un système de 100 qubits n'est pas très utile. C'est bien pour la recherche et l'exécution d'algorithmes jouets, mais pour exécuter des applications réelles ayant une valeur commerciale, nous avons besoin de systèmes beaucoup plus grands. Et c'est ce sur quoi nous travaillons en arrière-plan.

Yuval: Qu'entend-on par "grand" ? Qu'y a-t-il au-delà de 100 ?

Rob: Je veux dire qu'aujourd'hui les semi-conducteurs sont des milliards de transistors, n'est-ce pas ? La bonne nouvelle, c'est qu'il n'est pas nécessaire d'avoir des milliards de qubits pour apprécier le fonctionnement des ordinateurs quantiques. En étant capable de calculer simultanément un grand nombre d'informations à l'intérieur des qubits, nous pourrons effectuer des travaux utiles probablement avec des milliers ou au moins des dizaines de milliers de qubits. Je pense que tout le monde a à peu près le même type d'idée dans l'industrie, à savoir où nous devons aller.

Yuval: Vous utilisez donc les atomes comme modalité de base. Je pense qu'il y a trois ou quatre autres entreprises dans différentes parties du monde qui, au moins à un niveau élevé, font la même chose. En quoi êtes-vous différents ? Pourquoi êtes-vous différents ?

Rob: Je vais décortiquer cette question et y répondre de deux manières. D'abord, pourquoi les atomes neutres, ou ce que certains appellent les atomes froids, sont-ils différents ou meilleurs que les autres modalités ? Et ensuite, en quoi sommes-nous différents ou meilleurs que les autres entreprises travaillant dans notre modalité ? Tout d'abord, les atomes neutres ou les atomes froids, comme on les appelle parfois, sont fondamentalement supérieurs aux modalités plus anciennes ou aux modalités qui existent depuis plus longtemps, comparées aux supraconducteurs et aux ions piégés, et ce pour plusieurs raisons. La première est qu'ils ne sont pas fabriqués. Nous ne fabriquons pas de puces ou de dispositifs pour construire ces qubits. Nous capturons essentiellement un élément naturel dans une chambre à vide. Il n'y a donc pas d'imperfections car chaque atome est identique par nature.

Ils sont très stables. Nous avons démontré des temps de cohérence record, plus de 40 secondes pour chaque qubit. Et nous avons publié un article arXiv dans le domaine public, pour que les gens puissent lire comment nous y sommes parvenus. Ces atomes sont contrôlés sans fil par laser. Nous pouvons lire et écrire l'information sans avoir à câbler chaque qubit. C'est ce qui rend cette technologie unique par rapport à d'autres modalités, où généralement, sur leurs puces ou appareils, ils sont capables d'obtenir peut-être une douzaine, ou une vingtaine de qubits par appareil, mais ils doivent ensuite câbler tous ces différents appareils afin de les faire fonctionner comme un système plus grand. Nous n'avons pas besoin de faire cela. Nous créons simplement plus de points lumineux. Nos atomes sont placés à quelques microns les uns des autres, ce qui est suffisamment éloigné pour qu'ils n'interagissent pas les uns avec les autres dans leur état fondamental, mais suffisamment proche pour qu'ils puissent avoir beaucoup d'interactions dans un état quantique.

Cela nous permet d'écrire deux portes de qubit et nous pouvons faire tout cela dans un espace très réduit. Avec 100 qubits, l'ensemble du système fait moins de 40 microns de côté. Pour atteindre un million de qubits, nous serions encore à moins de 500 microns de côté. Cela représente moins d'un millimètre cube, bien moins qu'un millimètre cube pour obtenir un million de qubits. C'est tout à fait unique de ce point de vue, par rapport aux autres modalités qui doivent être câblées et placées dans des réfrigérateurs de dilution et d'autres choses de ce genre. En ce qui concerne notre position par rapport à nos concurrents dans une modalité similaire. D'une part, nous sommes tous au même niveau, nous avons tous environ 100 qubits. Il y a quelques autres entreprises qui font quelque chose de similaire, mais d'une certaine manière nous visons, soit des applications différentes, soit une stratégie de mise sur le marché différente. Je sais que l'un de mes concurrents se concentre davantage sur la construction de systèmes. Je me concentre davantage sur la création d'un service en nuage à l'heure actuelle. Un autre concurrent construit une machine de simulation, et non une machine à portes. La plupart des gens pensent que les machines basées sur les portes sont ce dont nous aurons vraiment besoin à l'avenir. Il y a donc des différences dans nos approches, même si nous utilisons des technologies similaires.

Yuval: Parlons donc de la mise sur le marché, des clients que vous avez mentionnés. Tout d'abord, que veulent-ils faire avec un système de 100 qubits ? Et comment le mettez-vous à leur disposition ? Par le biais de votre propre nuage ? Par l'intermédiaire d'un nuage d'Amazon, de Microsoft ou d'un autre ? D'une autre manière ?

Rob: Notre système basé sur 100 qubits est contemporain de la taille de nombreux systèmes existants. Certains ont des dizaines de qubits. Il y en a quelques-uns qui en ont une centaine. À l'heure actuelle, la plupart des clients qui utiliseraient un système de ce type sont des utilisateurs précoces classiques. Des clients qui souhaitent développer leurs compétences internes sur la manière de programmer les systèmes quantiques et apprendre comment les performances diffèrent de celles des CPU, des GPU ou d'autres accélérateurs. Et ils sont prêts à investir en personnel et en temps pour acquérir ces connaissances. Aujourd'hui, ces petits systèmes ne créent pas beaucoup de valeur économique. Il s'agit plutôt d'une préparation et d'un apprentissage pour les futurs systèmes dans les deux ou trois prochaines années. Les entreprises qui réalisent ces investissements sont les grandes banques de Wall Street, par exemple, qui mettent en place des équipes chargées de trouver des moyens d'optimiser les portefeuilles ou de résoudre des problèmes de gestion des risques en utilisant l'informatique quantique.

Nous constatons un grand intérêt pour le transport et la logistique, où nous avons différents problèmes de cartographie ou de routage que les ordinateurs quantiques peuvent aider à résoudre. La biotechnologie, pour les simulations chimiques et moléculaires. La recherche gouvernementale, les utilisations militaires, ainsi que le développement des capacités économiques et technologiques pour le quantique, parce que tout le monde sait qu'il s'agit d'un énorme changement de paradigme pour les 50 prochaines années ou plus dans l'informatique. Personne ne veut rester à la traîne. En ce qui concerne la commercialisation, aujourd'hui, Phoenix n'est pas disponible sur le cloud d'une tierce partie. Dans un premier temps, nous ne l'offrirons que par le biais de notre propre API. Nous donnerons aux clients l'accès à notre propre nuage privé et les laisserons tester le code. Nous lancerons un service de cloud public à l'avenir, mais nous ne sommes pas encore prêts à annoncer la date.

Yuval: Un ordinateur quantique est un système très complexe qui va de la création des qubits individuels à leur contrôle, et ainsi de suite. Il s'agit d'une pile à plusieurs niveaux. Vous considérez-vous comme intégré verticalement, un peu comme les constructeurs automobiles de l'époque, ou pensez-vous que votre travail s'arrête à un certain niveau et que d'autres entreprises ou d'autres organisations s'occuperont des autres points de la pile ?

Rob: Je pense qu'en tant que fournisseur de plateforme matérielle, nous aurons besoin de compétences, de capacités et de savoir-faire de haut en bas de la pile, afin de comprendre comment les clients veulent utiliser le système et comment il fonctionne, et de les guider. Du point de vue du modèle d'entreprise, nous avons une approche beaucoup plus horizontale : nous aimerions nous associer à des fournisseurs de logiciels et de services en nuage, à des développeurs d'applications, à des consultants et à des intégrateurs de systèmes, tout ce qui précède, afin de participer à l'écosystème. Notre objectif est de construire les ordinateurs quantiques les plus évolutifs possibles avec correction d'erreur, puis de laisser nos partenaires inviter les clients et les aider à les programmer pour qu'ils réalisent les applications qu'ils souhaitent.

Yuval: Vous avez mentionné que les premiers clients expérimentent, essentiellement en utilisant des modèles jouets, parce qu'avec 50 ou 100 qubits, ils n'obtiendront rien qu'ils ne pourraient pas faire sur un ordinateur classique. À quelle taille d'ordinateur quantique, ou quels autres paramètres, qu'il s'agisse de la fidélité, de la connectivité, de l'ensemble de portes ou d'autres éléments de ce type ? Pensez-vous que les gens obtiendront un véritable avantage quantique ?

Rob: C'est la question à un milliard de dollars que vous posez là. Je ne sais pas si j'ai toutes les réponses à la question de savoir quelle sera l'application phare des machines à 1 000 ou 10 000 qubits à l'avenir. Ce que j'entends de la part des clients, c'est qu'il y a beaucoup d'idées et que les gens pensent qu'ils peuvent utiliser ces systèmes à ces échelles. L'une des choses que nous faisons avec nos partenaires et d'autres, c'est d'essayer de cartographier certains de ces cas d'utilisation d'intérêt que nous entendons de la part des clients sur le nombre de qubits ou de circuits... Quelle doit être la taille d'un circuit ? Quelle profondeur doit-il avoir ? Quelle performance doit-il avoir, afin d'apporter une valeur ajoutée par rapport à ce qu'ils pourraient faire sur un cluster HPC classique, par exemple. Il semble qu'il y ait quelques cas d'utilisation précoces qui auront une valeur économique dans, je dirais, 1 000 à 4 000 qubits.

Mais là encore, il s'agira de cas d'utilisation précoces. Ils pourraient être importants, comme les grands services financiers, les grandes entreprises pharmaceutiques, par exemple, l'apprentissage automatique dans les services en nuage. Mais au fur et à mesure que nous passerons à 100 000, 1 000 000 et plus au cours des prochaines années et de la prochaine décennie, je pense que beaucoup plus d'applications seront écrites, beaucoup plus de cas d'utilisation correspondront à cette catégorie de systèmes ou à cette taille de systèmes. Nous allons faire tout ce que nous pouvons avec nos partenaires pour aider nos clients à découvrir la prochaine application qui fera fureur. Une application à laquelle personne n'a probablement encore pensé, pour être honnête.

Yuval: Je pense que l'une des questions dont les gens parlent est celle de la main-d'œuvre. J'ai vu une diapositive de McKinsey. J'espère me souvenir correctement que dans quelques années, il y aura 10 000 postes à pourvoir dans l'industrie de l'informatique quantique et peut-être quatre ou cinq mille personnes capables de le faire. Il y aura donc une énorme pénurie. Qu'en pensez-vous ? Et que pensez-vous qu'il faille faire pour combler ce fossé, s'il existe ?

Rob: Oui, je pense que ce sera un problème. Aujourd'hui, le marché et l'industrie sont suffisamment petits pour que ce ne soit pas un problème immédiat de ne pas avoir des millions de personnes qui ont les bonnes compétences, mais elles sont rares aujourd'hui. Il y a une véritable concurrence pour les talents. Qu'est-ce que nous recherchons ? Tout d'abord, des talents techniques, n'est-ce pas ? Des ingénieurs, des physiciens, des développeurs de logiciels dans de nombreuses disciplines différentes, car nous construisons un système complet. Nous construisons en effet un système complet. Pensez donc à n'importe quelle discipline d'ingénierie, elle est probablement intégrée quelque part dans notre système. Nous attirons, nous avons plus de 20 docteurs, nous sommes une petite entreprise, mais nous avons beaucoup de docteurs. Nous avons plus de 80 % d'ingénieurs et, comme je l'ai dit, de multiples disciplines différentes. Nous devons, dans notre entreprise et dans l'industrie en général, attirer des ingénieurs talentueux qui veulent entrer dans une industrie naissante comme l'informatique quantique et apporter leurs talents pour nous aider à la concrétiser. Il y a aussi les recrutements commerciaux, administratifs et autres.

Lorsque vous créez des entreprises dans un secteur, vous avez besoin de toutes les disciplines... Il n'y a pas que la technique. La technique est au premier rang, c'est elle qui va représenter la majorité des emplois, mais nous avons aussi besoin de la finance, du marketing, du développement commercial, des ventes, de toutes les autres disciplines. Chez Atom, je me sens très chanceux d'avoir pu attirer de très bons talents. Nous disposons d'une équipe technique extraordinaire que Ben Bloom et Jonathan King, qui ont fondé la société, ont commencé à mettre en place il y a deux ou trois ans. Nous continuons à recevoir des CV de très haut niveau, ce qui est très agréable. Nous avons commencé à constituer l'équipe commerciale pour aller sur le marché. Nous venons d'embaucher Denise Ruffner, qui a de l'expérience chez IonQ et IBM quantum. Elle a de très bonnes relations dans le secteur et est très talentueuse. Justin Ging, que nous avons récemment embauché chez Honeywell Quantum Systems, sera notre chef de produit. Il a beaucoup d'expérience dans les entreprises de semi-conducteurs, ainsi que dans les entreprises de systèmes quantiques et dans la définition de produits que les clients apprécient.

Nous sommes très enthousiastes à l'idée d'intégrer cette équipe et de commencer à développer l'aspect commercial. Je pense que le prochain grand défi pour nous, outre les compétences, est la diversité. Nous n'en sommes pas encore là en ce qui concerne la diversité. Si l'on considère les applications de l'informatique quantique, elles toucheront de nombreuses personnes dans le monde, de nombreux types d'industries et, en fin de compte, la vie des consommateurs. Nous voulons que ces produits et services représentent les citoyens. Nous avons besoin d'une plus grande diversité de pensée, d'expérience, de formation et de culture dans l'industrie afin de découvrir ces applications et de s'assurer qu'elles offrent des expériences d'utilisation formidables que les gens du monde entier apprécient.

Chez Atom Computing, nous nous efforçons donc d'attirer une main-d'œuvre diversifiée, ce qui commence par l'éducation et le parrainage de stagiaires, avant que les gens ne franchissent la porte et nous envoient leur CV. Cela va commencer par l'éducation et le parrainage de stagiaires et d'autres choses avant que les gens ne franchissent la porte et nous envoient un CV. Nous allons devoir nous assurer que nous les attirons, un ensemble diversifié de personnes dans l'industrie en général.

Yuval : Alors que nous approchons de la fin de notre conversation d'aujourd'hui, je me demande, en tant que PDG, ce qui vous tient éveillé la nuit. S'agit-il de la surestimation des ordinateurs quantiques et de l'hiver quantique, du financement ou des personnes, quelle est la chose qui vous préoccupe le plus ?

Rob: C'est une bonne question. Beaucoup de gens parlent de cet hiver quantique. Je n'y crois pas. Nous sommes à la base de la construction de systèmes quantiques, nous capturons des atomes et nous les transformons en ordinateurs quantiques. Il n'y a rien de plus élémentaire que cela. Je suis très confiant dans notre feuille de route et dans notre équipe pour y parvenir. Tant que nous continuerons à faire évoluer les systèmes au rythme que nous savons pouvoir atteindre, je ne pense pas qu'il s'agira d'un hiver quantique, donc cela ne m'inquiète pas. Je ne m'inquiète pas trop du financement : si nous respectons la feuille de route, je sais que les fonds viendront. Ce qui m'inquiète vraiment, c'est la construction. Constituer une équipe, se disputer les rares talents qui existent, attirer la diversité dont je viens de parler et exécuter notre feuille de route technologique à un rythme qui, pour être franc, donne le ton à l'industrie. C'est ce que je fais tous les matins en me levant. Et c'est peut-être ce qui me tient éveillé la nuit - comment pouvons-nous aller plus vite ?

Yuval: Excellent. Rob, comment peut-on vous contacter pour en savoir plus sur votre travail ?

Rob: Nous serions ravis d'avoir des nouvelles de clients potentiels, de partenaires, d'employés, de toute personne intéressée à suivre notre parcours. Vous pouvez nous suivre sur atom-computing.com.

Yuval: Très bien. Merci beaucoup de m'avoir rejoint aujourd'hui.

Rob: Merci, Yuval. C'était très amusant.