Les scientifiques de Google ont créé un nouvel algorithme capable de résoudre les problèmes d’un processeur quantique 13 000 fois plus rapidement que le les supercalculateurs les plus rapides du monde. Ils disent que cela nous rapproche de l’utilisation ordinateurs quantiques dans la découverte de médicaments, la science des matériaux et de nombreuses autres applications scientifiques.
Les chercheurs affirment que le nouvel algorithme, baptisé Quantum Echoes, constitue une avancée majeure car il offre un avantage quantique tout en étant le premier algorithme de ce type pouvant être vérifié indépendamment en l’exécutant sur un autre ordinateur. ordinateur quantique.
Ce faisant, ils ont découvert des détails jusqu’alors inconnus sur l’espacement atomique et les structures de deux molécules contenant respectivement 15 et 28 atomes – (4-13C)-toluène et (1-13C)-3′,5′-diméthylbiphényle (DMBP).
Le système utilisé dans cette expérience était petit (15 qubits), mais les travaux futurs permettront aux chercheurs de simuler des molécules quatre fois plus grosses – une échelle impossible pour les simulations classiques, a indiqué l’équipe dans l’étude.
Échos du passé
La nouvelle recherche s’appuie sur des décennies de travaux commencés dans les années 1980 avec des recherches menées par Michel Dévoretprofesseur de physique à l’Université de Californie et scientifique en chef du matériel quantique chez Google Quantum AI. Devoret était le co-lauréat du prix Nobel de physique 2025 pour ses travaux et est co-auteur de l’étude.
« Aujourd’hui, nous annonçons cet algorithme révolutionnaire qui marque une nouvelle étape dans la réalisation des calculs, dont la quantité est vérifiable. Ainsi, si un autre ordinateur quantique effectuait le même calcul, le résultat serait le même. Cela marque donc une nouvelle étape vers les calculs quantiques à grande échelle », a déclaré Devoret lors d’un point de presse. « Cet algorithme Quantum Echoes est non seulement vérifiable, de sorte que son résultat peut être obtenu par un autre ordinateur quantique similaire, mais il présente un avantage quantique : il réalise un calcul qui prendrait beaucoup plus de temps qu’avec du matériel classique. »
L’algorithme Quantum Echoes fonctionne en plusieurs étapes, équivalant à un écho très avancé dans lequel un signal est envoyé dans le système quantique puis inversé pour écouter « l’écho » qui revient, le tout amplifié par une interférence constructive (un phénomène dans lequel les ondes quantiques se composent pour devenir plus fortes).
Tout d’abord, les scientifiques ont effectué une série d’opérations, ou portes quantiques, sur un réseau intriqué de 105 qubits sur le Willow QPU. Ensuite, un qubit a été perturbé ou dévié avant d’exécuter exactement les mêmes opérations en sens inverse. Le résultat fut un curieux « effet papillon » qui pourrait être utilisé pour révéler des informations sur le système quantique. Les scientifiques ont ensuite utilisé cet algorithme pour mesurer les distances entre les atomes des deux molécules.
Pour confirmer les performances de l’algorithme sur Willow par rapport aux supercalculateurs classiques, les scientifiques ont mené des tests rigoureux de « red-teaming », empruntant aux méthodes de cybersécurité pour vérifier la robustesse des résultats. Ces tests ont duré l’équivalent de 10 ans.
« Certainement, cela met à rude épreuve tous les sceptiques qui tentent de reproduire leurs résultats de manière classique », Scott Aaronsonprésident de la chaire d’informatique de l’Université du Texas à Austin, a déclaré à Live Science. « Par rapport aux précédentes démonstrations de suprématie quantique, le gros avantage ici est que le résultat est un nombre unique plutôt qu’un échantillon d’une distribution, et est donc en principe vérifiable efficacement – si ce n’est en utilisant un ordinateur classique, du moins en utilisant un deuxième ordinateur quantique. »
Aaronson a ajouté que vérifiable suprématie quantique est l’un des plus grands défis dans le domaine. Il a noté que l’objectif de Google dans les deux nouvelles études n’était pas de résoudre un problème commercialement utile, mais d’obtenir un net avantage sur un ordinateur classique et de permettre à un autre ordinateur quantique de vérifier la réponse de manière indépendante.
Google a lancé le Puce informatique quantique Willow en décembre de l’année dernière. Le nouveau processeur a démontré qu’à mesure que le nombre de qubits augmente, les erreurs qui se produisent diminuent de façon exponentielle, marquant ainsi une étape clé dans la recherche sur l’informatique quantique. Mais les améliorations matérielles ne suffisent pas à elles seules, même si les machines pouvaient atteindre les millions de qubits nécessaires pour battre l’informatique classique. En effet, les composants logiciels et matériels doivent fonctionner ensemble pour trouver la solution la plus efficace pour résoudre un problème, comme l’a noté Mi.
Les scientifiques de Google affirment que d’ici cinq ans seulement, nous commencerons à voir des applications pratiques qui ne sont possibles qu’avec les ordinateurs quantiques. Cependant, il nous faudrait encore faire évoluer le matériel pour que les machines puissent fonctionner avec des millions de qubits – ce qui est difficile à imaginer aujourd’hui car les ordinateurs quantiques les plus puissants ne disposent que de 100 ou 1 000 qubits.
