Ordinateurs quantiques peut dépasser nos ordinateurs classiques les plus rapides dans des domaines très spécifiques, suggère une expérience révolutionnaire.
Les chercheurs de Google Quantum AI ont découvert une « phase complexe et stable sur le plan informatique » qui peut être réalisée avec les systèmes existants. unités de traitement quantique (QPU), également appelés processeurs quantiques.
Cela signifie que lorsque les ordinateurs quantiques entrent dans cette « phase de faible bruit » spécifique, ils peuvent effectuer des calculs complexes qui dépassent les performances des ordinateurs quantiques. supercalculateurs les plus rapides. La recherche, dirigée par Alexis Morvanchercheur en informatique quantique chez Google — a été publié le 9 octobre dans la revue Nature.
« Nous nous concentrons sur le développement d’applications pratiques pour les ordinateurs quantiques qui ne peuvent pas être réalisées sur un ordinateur classique », ont déclaré les représentants de Google Quantum AI dans un e-mail à Live Science. « Cette recherche constitue une étape importante dans cette direction. Notre prochain défi consiste à démontrer une application « au-delà du classique » ayant un impact réel. »
Cependant, les données produites par les ordinateurs quantiques sont toujours bruitées, ce qui signifie qu’ils doivent encore effectuer une « correction d’erreur » quantique assez intensive à mesure que le nombre de qubits augmente afin que les qubits restent dans la « phase de bruit faible », ont-ils ajouté.
Qubitsqui sont intégrés dans les QPU, s’appuient sur les principes de mécanique quantique pour exécuter des calculs en parallèle, alors que les bits de calcul classiques ne peuvent traiter les données qu’en séquence. Plus il y a de qubits sur un QPU, plus une machine devient exponentiellement puissante. Grâce à ces capacités de traitement parallèle, des calculs qui prendraient des milliers d’années à un ordinateur classique pourraient être réalisés par un ordinateur quantique en quelques secondes.
Mais les qubits sont « bruyants », ce qui signifie qu’ils sont très sensibles et sujets aux pannes dues à des interférences ; environ 1 qubit sur 100 échouecontre 1 sur 1 milliard, milliards de bits. Les exemples incluent les perturbations environnementales telles que les changements de température, les champs magnétiques ou même les rayonnements spatiaux.
Ce taux d’erreur élevé signifie que pour atteindre la « suprématie quantique », il faudrait des technologies de correction d’erreurs extrêmement performantes – qui n’existent pas encore – ou un ordinateur quantique doté de millions de qubits. Faire évoluer les ordinateurs quantiques n’est pas facile, avec le plus grand nombre de qubits dans un une seule machine aujourd’hui s’élevant à environ 1 000.
Mais la nouvelle expérience menée par les scientifiques de Google suggère que les ordinateurs quantiques peuvent résister aux niveaux de bruit actuels et surpasser les ordinateurs classiques dans des calculs spécifiques. Cependant, une correction des erreurs peut encore être nécessaire lorsque les machines évoluent.
Les scientifiques ont utilisé une méthode connue sous le nom d’échantillonnage de circuit aléatoire (RCS) pour tester la fidélité d’une grille 2D de qubits supraconducteurs, l’un des types de qubits les plus courants et constitués d’un métal supraconducteur suspendu à des températures proches de zéro absolu. RCS est une référence qui mesure les performances d’un ordinateur quantique par rapport à celles d’un superordinateur classique, et c’est la référence la plus difficile à réaliser sur un ordinateur quantique, ont déclaré les scientifiques.
Les expériences ont révélé que les qubits fonctionnels peuvent passer d’une première phase à une deuxième phase, appelée « phase de faible bruit », en déclenchant certaines conditions. Au cours des expériences, les scientifiques ont artificiellement augmenté le bruit ou ralenti la propagation des corrélations quantiques. Dans cette seconde « phase de faible bruit », le calcul était suffisamment complexe pour conclure qu’un ordinateur quantique pouvait surpasser un ordinateur classique. Ils l’ont démontré sur la puce Sycamore de 67 qubits de Google.
« Il s’agit d’un point de passage sur le chemin menant aux applications du monde réel, ou au-delà des applications commerciales classiques », ont déclaré les représentants de Google Quantum AI. « Ces applications ne devraient pas être reproductibles sur un ordinateur classique. Nos résultats dans le cadre de cette recherche constituent un pas important dans cette direction. Si vous ne pouvez pas gagner sur le benchmark RCS, vous ne pouvez pas gagner sur autre chose. »
