[L'année 2019 en technos] L'ordinateur quantique démontre sa suprématie avec Google

En démontrant la suprématie quantique à l'automne 2019 avec sa puce Sycamore, Google a fait franchir un cap aussi symbolique que technologique à l'informatique quantique. Et démontré le potentiel des technologies NISQ.

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[L'année 2019 en technos] L'ordinateur quantique démontre sa suprématie avec Google
La puce Sycamore de 54 qubits de Google bat à plate couture les supercalculateurs classiques... sur une tâche précise.

L'ordinateur quantique et sa puissance de calcul faramineuse sont en train de passer du mythe à la réalité. La formidable accélération technologique de ces trois dernières années, marquées notamment par les intenses efforts de R&D d'IBM, Google et Intel, fait miroiter la possibilité de disposer de premiers accélérateurs quantiques avant 2025. Mais il restait un cap à franchir, aussi symbolique que technologique. Chose faite cet automne.

Google démontre la suprématie quantique…

Révélée par une fuite le 20 septembre avant d'être confirmée par Google un mois plus tard, la prouesse du géant du web n'a pas forcément eu le retentissement qu'elle méritait. Google a démontré la suprématie quantique en opérant un système quantique pour lui faire réaliser un calcul donné beaucoup plus rapidement qu'un ordinateur classique. En 200 secondes contre 10 000 ans pour un supercalculateur classique, avancent les chercheurs de l'américain. Une première preuve expérimentale de la puissance de calcul démesurée du quantique. Qui pourrait accélérer les investissements dans une course entre acteurs privés mais aussi entre Etats.

… Avec Sycamore et ses 53 qubits transmons

C'est elle qui a réalisé l'exploit. Avec ses 53 (54 moins 1, non fonctionnel) bits quantiques (qubits), ces homologues des bits de l'informatique classique qui valent non pas 0 ou 1 mais à la fois un peu 0 et un peu 1. Couplés chacun à leurs quatre plus proches voisins, les qubits supraconducteurs de Sycamore sont des transmons , soit des qubits dont les états de base sont des états de charge et qui possèdent une sensibilité réduite au bruit. Le maintien, face aux inévitables perturbations extérieure, des effets quantiques (la « cohérence ») liés aux qubits pendant leur opération a permis la démonstration de la suprématie quantique.

Un test fondé sur des circuits quantiques aléatoires…

Comment arbitrer le match entre un ordinateur classique et une machine classique ? Pas facile, quand, loin d'être universelles, les puces quantiques d'aujourd'hui, dont Sycamore, ne sont cantonnées qu'à un nombre limité de tâches. Les chercheurs de Google ont opté pour une tâche dite d'échantillonage de circuits quantiques aléatoires, ou RCS (Random Circuit Sampling), comme proposé par des chercheurs de la Nasa. Un choix pour le moins judicieux puisqu'il s'agit en quelque sorte d'une tâche nativement réalisée par une puce quantique alors que son coût en calcul augmente exponentiellement avec le nombre de qubits. Un choix qui a pu être critiqué, notamment par les rivaux de Google, qui ont souligné que cette tâche était complètement inutile en pratique.

… Qui confirme le potentiel des technologies NISQ

Peu importe l'utilité de la tâche retenue pour arbitrer le match ! La programmation et l'opération d'une puce de 53 qubits avec succès affirment avec force le potentiel d'une technologie quantique loin d'être optimale mais suffisamment avancée pour dépasser l'ordinateur classique. L'entrée dans l'ère du NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) proclamée par le physicien John Preskill en décembre 2017 est bien réelle . Ce terme de technologies quantiques bruitées d'échelle intermédiaire désigne les machines de 50 à 100 qubits dépourvues de systèmes de correction d'erreur les mettant à l'abri du bruit. Elles ne permettront certes pas de créer un ordinateur quantique universel, mais on peut compter sur elles pour fabriquer des accélérateurs de calcul dédiés à des tâches données. De quoi motiver les industriels gourmands en calcul pour apprendre la programmation quantique.


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