Pasqal, le premier processeur français - Georges-Olivier REYMOND Pasqal CEO - Systematic Paris-Region

Pasqal, le premier
processeur
français
Georges-Olivier
REYMOND

Pasqal CEO

Plan de la présentation

 Le calcul HPC (High Performance Computing) et le rôle du quantique

 La technologie qui est au cœur de notre processeur

 Les produits de Pasqal

 Conclusion

                                                                       2

Le calcul HPC

Exemple de HPC
                        Largest industry owned
                    supercomputer in the world
                                     (ENI, Italy)
                   Energy consumption: 30MW
                                   Cost: $400m
                 Area occupied: 2 football fields

                                                    4

A few facts about HPC

 Limited growth of calculation power: more and more CPUs & GPUs for a limited space

 Energy consumption & environmental impact: in 2018 CPUs produced as much CO2 as air traffic

 Service intensive

 Expensive to operate: yearly OPEX = 20% of the CAPEX

       Raw computing power is not the only performance indicator to assess new
       computing paradigms such as Quantum Acceleration

                                                                                                5

Ce que va apporter le calcul quantique

 Academia: simulation of the dynamic of quantum systems
    Non tractable with classical means, quantum supremacy already demonstrated

 Industry: operation research (optimization problems)
    Classical computers are limited (size, energy) when the problem scales

 Speed up of drug discovery process
    Classical computing is too slow and not accurate enough, with shortcuts in modelling

 Banking & portfolio optimization
    Overnight computation puts strong limitations on what’s achievable

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La technologie Pasqal

2 ingrédients nécessaires

 Un système quantique, qui soit adressable au niveau individuel: 1 qubit
    1 atome unique, piégé dans une micro pince (parfaitement isolé de l’environnement)
    Les niveaux d’énergie interne servent de support à l’information quantique

 Une interaction entre ces systèmes pour créer des opérations logiques et de
 l’intrication
    L’interaction de van der Waals entre atomes de Rydberg

                                                                                          8

Le système quantique: un atome unique
dans une pince optique
                                                      Dipole trap light
                                                          850 nm
                                                                                  1 mm
                  Fluorescence
                     780nm                                                               1 mK

100
 80                            1 atom
 60
 40
 20
                               0 atom                 A single Rb atom (20 μK)!
  0
                                                                                                9
      8.5   9.0   9.5   10.0    10.5    11.0   11.5

2 ingrédients nécessaires

 Un système quantique, qui soit adressable au niveau individuel: 1 qubit
    1 atome unique, piégé dans une micro pince (parfaitement isolé de l’environnement)
    Les niveaux d’énergie interne servent de support à l’information quantique

 Une interaction entre ces systèmes pour créer des opérations logiques et de
 l’intrication
    L’interaction de van der Waals entre atomes de Rydberg

                                                                                          10

2 ingrédients nécessaires

 Un système quantique, qui soit adressable au niveau individuel: 1 qubit
    1 atome unique, piégé dans une micro pince (parfaitement isolé de l’environnement)
    Les niveaux d’énergie interne servent de support à l’information quantique

 Une interaction entre ces systèmes pour créer des opérations logiques et de
 l’intrication
    L’interaction de van der Waals entre atomes de Rydberg

                                                                                          11

Le système quantique: un atome unique
dans une pince optique
                          2π
        Spatial Light          SLM pattern
         Modulator
                          0
      (liquid crystals)
      Reconfigurable

     Fluorescence
        780nm

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Beaucoup de qubits

Single atoms are trapped in an energy     Each green dot is a Rubidium atom
    potential pattern created by lasers              arranged within a torus

                                                                               13

2 ingrédients nécessaires

 Un système quantique, qui soit adressable au niveau individuel: 1 qubit
    1 atome unique, piégé dans une micro pince (parfaitement isolé de l’environnement)
    Les niveaux d’énergie interne servent de support à l’information quantique

 Une interaction entre ces systèmes pour créer des opérations logiques et de
 l’intrication
    L’interaction de van der Waals entre atomes de Rydberg

                                                                                          14

2 ingrédients nécessaires

 Un système quantique, qui soit adressable au niveau individuel: 1 qubit
    1 atome unique, piégé dans une micro pince (parfaitement isolé de l’environnement)
    Les niveaux d’énergie interne servent de support à l’information quantique

 Une interaction entre ces systèmes pour créer des opérations logiques et de
 l’intrication
    L’interaction de van der Waals entre atomes de Rydberg

            van der Waals interaction between Rydbergs
        A                                    B
        +                                    +

  Interaction in Rydberg state = 1011 x ground state interaction!!                        15

Combien de qubits?

                     16

Combien de qubits?

                                   Shor
                     Google 2019

                                      17

Combien de qubits?

                     Pasqal

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Le produit Pasqal

Quantum Processor Unit
 Size of a standard rack of a supercomputer for direct
 hybridization
 Optical table for supporting the vacuum system and
 the optical components
 Fibered laser sources and electronic controls are
 stored below, in drawers
 Extra computer for service and support purposes

                                                          20

Feuille de route

      2019                 2020                    2021          2022                 2023

                              hPa QPU
                100 qubits, 3x3 connectivity, 98% fidelity

             Emulator online

                        10x10 array                 hPa online
                                                & appliance shipping

                                                                           kPa QPU
                                                                  1000 qubits, 4x4x4 connectivity

                                                                                                    21

L’équipe

Les fondateurs

                                                          Thierry Lahaye                                     Antoine Browaeys
Bruno Desruelle                Christophe Jurczak Scientific advisor               Georges-Olivier           Chief Scientist
Industrial advisor                                         World leading researcher                          World leading researcher
                               Chairman                                            Reymond                   on Quantum Computing
Unique expertise in bringing
                                  Founder at Quantonation, on Quantum Computing CEO                          with cold atoms
quantum technology                                         with cold atoms
                                  former QC Ware                                    16 years in industry     Senior Researcher at CNRS
from the lab to an industry grade                          Researcher  at CNRS
                                  PhD in Quantum Physics                            PhD in Quantum Physics   PhD in Quantum Physics
sensor, over 10 years                                      PhD in Quantum Physics
                                                                           Alain Aspect
                                                                           Senior scientific advisor
                                                                           CNRS Distinguished researcher, Professor at Polytechnique
                                                                           Gold medal of CNRS
                                                                           Einstein prize and numerous distinctions in Quantum Physics
                                                                           “Father of the 2nd Quantum Revolution”
                                                                                                                                         23   23
                                                                                                                       23

L’équipe d’ingénieurs

Loïc                               Lucas
                                   Quantum hardware engineer    Adrien
Quantum Software engineer
                                   PhD in quantum physics and   Quantum Hardware engineer
PhD in quantum physics and many
                                   Rydberg blockade             PhD in quantum physics and
body. Quantum systems
                                                                Rydberg atoms

       Henrique                                                  Luc
       Quantum software engineer                                 Quantum Hardware engineer
       Master in quantum quantum                                 PhD in quantum physics and
       computing                                                 Rydberg atoms

                                                                                              24

Conclusion

 Enjeux du HPC et ce que peut apporter le calcul quantique

 On s’appuie sur la technologie des atomes neutres née et développée à l’IOGS
       Avantage compétitif qui permet le passage à l’échelle

 Vue de notre produit, QPU -> 1ière mise en service, interne, en 2021
       Traitement des premiers cas d’usage
       Simulation

                                                                                 25