Avec la course à l’informatique quantique entre Google, IBM et Intel, nous avons l’impression que nous nous dirigeons vers la suprématie quantique, cette étape importante quand un ordinateur quantique surpasse un ordinateur classique pour la première fois. En nous rapprochant de plus en plus, Google a dévoilé Bristlecone, une nouvelle puce d’ordinateur quantique dotée de la puissance record de 72 bits quantiques (qubits).

Les ordinateurs traditionnels effectuent leurs calculs en binaire, de sorte que chaque bit de données est représenté par un zéro ou un. Grâce à la science quantique qui est la mécanique quantique, un qubit peut être dans une superposition des deux, représentant effectivement à la fois un zéro et un en même temps. Cela signifie que la puissance d’un système informatique quantique évolue de façon exponentielle – deux qubits peuvent représenter quatre états à la fois (00, 01, 10 et 11), trois qubits représentent huit, et ainsi de suite.

En conséquence, les ordinateurs quantiques sont excellents pour effectuer des opérations simultanées, en traitant tous ces états en même temps, là où les ordinateurs classiques devraient les traverser tour à tour. Cela signifie que, théoriquement, un ordinateur quantique fait avec une puce de 49 bits (comme Tangle Lake, un processeur Intel dévoilé au CES en janvier) pourrait surpasser nos meilleurs supercalculateurs actuels pour certains types d’opérations.

Le dernier prototype de puce de Google, Bristlecone, se targue de 72 qubits stupéfiants. Ceux-ci sont arrangés en un tableau carré, et obtiennent leur nature quantique par la supraconductivité, ce qui leur permet de représenter plusieurs états en conduisant le courant dans deux directions à la fois.

Mais il ne s’agit pas seulement d’entasser plus de qubits et de les mettre au travail pour s’attaquer aux plus grands problèmes mathématiques de l’univers. Les Qubits sont notoirement fragiles, et les fluctuations extérieures peuvent introduire des erreurs de mémoire qui sapent tout le calcul. Et ceux-ci sont difficiles à détecter – comme Schrödinger l’a illustré avec son infâme ami félin, dès que vous jetez un coup d’œil dans la boîte, vous effondrez la fonction d’onde dans un état ou l’autre, brouillant l’information. Cela pourrait être génial pour les systèmes de chiffrement quantique qui vous alertent si quelqu’un essaie de pirater, mais ce n’est pas très utile lorsque vous voulez juste lire la sortie d’un ordinateur quantique.

La chercheuse Marissa Giustina installe une puce Bristlecone

Pour contourner ce problème, il y a quelques années, le Google Quantum AI Lab a développé une technique de correction d’erreur quantique (QEC) et l’a démontré dans un système comportant neuf qubits. Le QEC fonctionne en vérifiant les combinaisons de données et de qubits de mesure, ce qui permet au système de mesurer indirectement l’information sans l’affecter. Sur le système à 9 bits, la méthode a atteint des taux d’erreur aussi bas que 1 % pour la lecture, 0,1 % pour les portes à un seul bit et 0,6 % pour les portes à deux qubits.

L’équipe de Google vise maintenant à atteindre des taux d’erreur aussi faibles sur les 72 qubits du processeur Bristlecone. Pour mesurer ses performances, les chercheurs ont développé un outil d’analyse comparative qui introduit délibérément une seule erreur dans le système, puis compare la distribution de sortie échantillonnée aux résultats obtenus par un ordinateur classique simulé.

L’équipe dit que finalement, le Bristlecone devrait être plus que capable d’atteindre ce moment décisif de démontrer la suprématie quantique. S’il parvient à surpasser un superordinateur classique, le processeur pourrait devenir la base de la construction d’ordinateurs quantiques à plus grande échelle.

https://research.googleblog.com/2018/03/a-preview-of-bristlecone-googles-new.html