Le domaine de l’informatique quantique est en plein essor, avec des avancées spectaculaires ces dernières années. La Chine a non seulement pris part à la course, mais elle a récemment battu le leader du domaine, Google, en concevant l’ordinateur quantique le plus puissant au monde.
C’est l’équipe de recherche de Jian-Wei Pan, de l’Université des sciences et technologies de Chine à Hefei, qui affirme que son ordinateur quantique a résolu en un peu plus d’une heure un problème qui aurait pris huit ans au superordinateur classique le plus puissant du monde, et qu’il pourrait même être capable de performances bien plus élevées. Les détails du système ont été publiés sur le serveur de préimpression arXiv.
Le problème, qui est devenu une référence en matière d’informatique quantique, consiste à simuler un circuit quantique et à échantillonner des nombres aléatoires à partir de sa sortie. Ce problème s’échelonne de façon exponentielle en complexité à mesure que l’on ajoute des qubits au circuit modélisé, ce qui signifie que les ordinateurs classiques trouvent rapidement la tâche ingérable à mesure que la complexité augmente.
Suprématie quantique : atteinte sans même utiliser toute la puissance du processeur
En 2019, Google a annoncé que son processeur Sycamore avait atteint la suprématie quantique — le terme donné au point auquel les ordinateurs quantiques peuvent résoudre un problème qu’un ordinateur classique trouverait impossible dans un délai raisonnable — en utilisant ce problème comme banc d’essai. Aujourd’hui, l’équipe de Pan a résolu une version du problème qui est au moins 100 fois plus difficile.
Le processeur de Google disposait de 54 qubits et a résolu un problème de référence en seulement 3 minutes et 20 secondes. L’équipe de Google a affirmé qu’il faudrait 10 000 ans au superordinateur le plus puissant du monde pour résoudre cette même version du problème, bien qu’IBM ait affirmé par la suite que son superordinateur classique aurait pu le résoudre en deux jours et demi, mais n’en a pas fait la démonstration pratique.
Le processeur chinois, nommé Zuchongzhi (d’après le mathématicien du Ve siècle Zu Chongzhi, qui a calculé Pi avec une précision qui ne serait pas dépassée avant 800 ans), possède quant à lui 66 qubits, mais l’équipe n’en a utilisé que 56 dans l’expérience, résolvant le problème en 70 minutes environ. Les chercheurs affirment dans leur article qu’il s’agit d’une démonstration « sans ambiguïté » de la suprématie quantique.
Loi de Moore classique vs. Loi de Moore quantique
Le concept de suprématie quantique est en quelque sorte une cible mouvante, car les ordinateurs classiques s’améliorent constamment. Mais alors que la loi de Moore, une règle empirique de l’industrie selon laquelle la densité des transistors des ordinateurs classiques double tous les deux ans, a commencé à ralentir après des décennies de progrès, les ordinateurs quantiques progressent rapidement.
Peter Knight, de l’Imperial College de Londres, estime que ces recherches constituent une avancée impressionnante et que le nombre de qubits dans les ordinateurs quantiques de pointe semble augmenter de manière exponentielle. Cela entraînera des gains rapides étant donné que la croissance des performances croît également de manière exponentielle à mesure que chaque qubit est ajouté.
« Je suis très enthousiaste à ce sujet. Ce que cela a fait, c’est démontrer ce que nous avons toujours pensé savoir, mais que nous n’avions pas prouvé expérimentalement, à savoir que vous pouvez toujours battre une machine classique en ajoutant quelques qubits de plus », dit-il. « Donc, si vous pensez à la loi de Moore, à la conception d’ordinateurs plus performants, tout ce que la machine quantique a à faire est d’ajouter une poignée de qubits. […] Il existe également une loi de Moore quantique, ce qui signifie que le nombre de qubits augmente de manière exponentielle ».