La dernière expérience quantique de Google passe du battage médiatique à la preuve
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Grâce à une technique appelée Quantum Echoes, Google affirme que sa dernière puce a fourni des résultats qui surpassent les ordinateurs traditionnels et dont l'exactitude peut être vérifiée mathématiquement.
Dans une avancée majeure qui pousse l'informatique quantique au-delà de la théorie vers la preuve, Google Research a annoncé le développement d'un nouvel algorithme capable de surpasser de manière vérifiable les supercalculateurs classiques.
Cela démontre pour la première fois qu’un processeur quantique peut effectuer un calcul qui prendrait des décennies aux ordinateurs existants tout en permettant aux chercheurs de vérifier mathématiquement que le résultat est correct.
Cette prouesse, décrite dans un article publié cette semaine et dans un article de blog de Google Research détaillant son développement, est une expérience basée sur les échos quantiques, une méthode conçue par Google pour tester et confirmer les performances de sa puce quantique, Willow. Grâce à un concept physique appelé corrélateur ordonné hors temps (OTOC), l'équipe a pu mesurer la propagation de l'information au sein d'un système quantique et, surtout, l'inverser. En créant cet écho quantique, Google a prouvé que Willow pouvait à la fois effectuer et vérifier le calcul.
« C'est la première fois dans l'histoire qu'un ordinateur quantique exécute avec succès un algorithme vérifiable dépassant les capacités des supercalculateurs », a déclaré Google dans son article de blog détaillant cette avancée. « La vérifiabilité quantique signifie que le résultat peut être répété sur notre ordinateur quantique – ou tout autre ordinateur du même calibre – pour obtenir la même réponse, confirmant ainsi le résultat. Ce calcul reproductible, au-delà des calculs classiques, est la base d'une vérification évolutive, permettant aux ordinateurs quantiques de devenir des outils d'application pratique. »
Il s'agit d'un enjeu majeur pour Google, critiqué en 2019 pour avoir revendiqué la « suprématie quantique » lorsque son ancien processeur Sycamore a réalisé une tâche précise plus rapidement que tout autre supercalculateur, mais que le résultat n'était pas vérifiable. Avec Quantum Echoes, la vérification est désormais intégrée, permettant aux chercheurs d'utiliser des preuves mathématiques pour confirmer l'authenticité des résultats plutôt que des artefacts statistiques ou du bruit.
Pourquoi c'est important
Les ordinateurs quantiques utilisent des qubits au lieu des bits standard des ordinateurs classiques. Les qubits peuvent être à la fois à 0 et à 1, ce qui permet aux systèmes quantiques de tester simultanément de nombreuses possibilités. Le problème est que les qubits sont fragiles, et tout, de la chaleur au bruit, peut les faire perdre leur état. Les maintenir stables suffisamment longtemps pour terminer un calcul reste l'un des plus grands défis du domaine.
L'expérience Quantum Echoes de Willow montre que ces systèmes quantiques fragiles peuvent désormais effectuer des opérations complexes et vérifiables, bien au-delà des capacités des ordinateurs traditionnels. Selon Google, la même tâche prendrait environ 47 ans au système classique le plus rapide connu, tandis que Willow l'a accomplie en quelques minutes.
Si ces progrès se confirment, ils pourraient accélérer les avancées dans de nombreux secteurs, notamment scientifiques et technologiques. Des processeurs quantiques aux performances fiables et vérifiables pourraient permettre de simuler des interactions moléculaires pour de nouveaux médicaments, de modéliser des matériaux complexes pour une énergie plus propre et d'optimiser les systèmes logistiques ou financiers mondiaux au-delà des limites informatiques actuelles.
Une nouvelle phase pour l'informatique quantique
Bien que passionnante, la percée de Google ne signifie pas que l'informatique quantique soit prête pour une utilisation quotidienne. La technologie doit encore relever des défis considérables, notamment la mise à l'échelle de milliers de qubits fiables, la réduction des taux d'erreur et le maintien des états quantiques à des températures proches du zéro absolu.
Malgré tout, cette avancée change la donne . Elle établit une référence pour ce qu'est un « avantage quantique vérifiable », qui inclut désormais une preuve mathématique intégrée.
Pour l'instant, les travaux de Google montrent que l'informatique quantique est entrée dans une nouvelle phase où les performances peuvent être mesurées, confirmées et fiables. Dans un domaine en proie à l'incertitude, il s'agit peut-être de son avancée la plus significative à ce jour.