La puce quantique Sycamore de Google peut désormais surpasser les supercalculateurs les plus rapides, selon une nouvelle étude
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Des expériences sur le processeur Sycamore à 67 qubits de Google ont montré que les opérations entraient dans une nouvelle « phase de bruit faible » dans laquelle les calculs étaient suffisamment complexes pour surpasser les supercalculateurs, sur la base de tests de référence.
Les ordinateurs quantiques peuvent surpasser 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 de calcul stable » qui peut être obtenue avec les unités de traitement quantique (QPU) existantes, également appelées processeurs quantiques.
Cela signifie que lorsque les ordinateurs quantiques entrent dans cette « phase de bruit faible », ils peuvent effectuer des calculs complexes qui dépassent les performances des supercalculateurs les plus rapides. La recherche, dirigée par Alexis Morvan , chercheur en informatique quantique chez Google, a été publiée 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 à Live Science dans un e-mail. « Cette recherche est une étape importante dans cette direction. Notre prochain défi est de démontrer une application « au-delà du classique » ayant un impact sur le monde réel. »
Cependant, les données produites par les ordinateurs quantiques sont encore bruyantes, 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.
Les qubits, intégrés dans les QPU, s'appuient sur les principes de la mécanique quantique pour effectuer 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 », c'est-à-dire qu'ils sont très sensibles et sujets aux pannes dues aux interférences : environ 1 qubit sur 100 tombe en panne , contre 1 sur 1 milliard de milliards de bits . Les exemples incluent les perturbations environnementales telles que les changements de température, les champs magnétiques ou même les radiations en provenance de l'espace.
Ce taux d'erreur élevé signifie que pour atteindre la « suprématie quantique », il faudrait des technologies de correction d'erreur extrêmement performantes (qui n'existent pas encore) ou un ordinateur quantique doté de millions de qubits. Il n'est pas facile de faire évoluer les ordinateurs quantiques, le nombre maximal de qubits dans une seule machine étant aujourd'hui d'environ 1000.
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 certains calculs. Cependant, la correction des erreurs pourrait encore être nécessaire lorsque les machines évolueront.
Les scientifiques ont utilisé une méthode connue sous le nom d'échantillonnage aléatoire de circuits (RCS) pour tester la fidélité d'une grille 2D de qubits supraconducteurs, qui sont l'un des types de qubits les plus courants et sont fabriqués à partir d'un métal supraconducteur suspendu à des températures proches du zéro absolu . Le RCS est une référence qui mesure les performances d'un ordinateur quantique par rapport à celles d'un supercalculateur 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 à une seconde phase, appelée « phase de bruit faible », en déclenchant certaines conditions. Au cours de ces expériences, les scientifiques ont artificiellement augmenté le bruit ou ralenti la propagation des corrélations quantiques . Dans cette seconde « phase de bruit faible », le calcul était suffisamment complexe pour qu'ils concluent qu'un ordinateur quantique pouvait surpasser un ordinateur classique. Ils ont démontré cela sur la puce Sycamore à 67 qubits de Google.
« Il s’agit d’une étape importante sur la voie qui mène à des applications concrètes, voire 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. Les résultats de cette recherche constituent une étape importante dans cette direction. Si vous ne pouvez pas gagner sur le benchmark RCS, vous ne pouvez pas gagner sur quoi que ce soit d’autre. »