La suprématie quantique a été atteinte avec un ordinateur quantique plus complexe que lors des essais précédents

suprematie quantique obtenue avec ordinateur quantique plus complexe
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Des chercheurs de l’Université des sciences et technologies de Chine viennent de faire un pas de géant en atteignant la suprématie quantique (ou avantage quantique) avec un ordinateur quantique plus complexe que lors des démonstrations précédentes, dont celle de Google en 2019. Leur ordinateur a résolu, en seulement 4,2 heures, un calcul qui durerait des milliers d’années sur un ordinateur classique.

Pour être plus précis, il s’agit de la démonstration de ce que les chercheurs appellent « l’avantage quantique en matière de calcul ». Dans cette nouvelle expérience, elle a été réalisée en utilisant six qubits (bits quantiques) de plus que l’ordinateur utilisé par l’équipe de Google — et son processeur Sycamore.

Les ordinateurs quantiques ont le potentiel de dépasser largement les capacités des ordinateurs classiques pour certains types de calculs, même si les ordinateurs classiques resteront probablement bien mieux adaptés aux tâches quotidiennes. Mais la conception d’un ordinateur quantique stable et suffisamment puissant pour effectuer des calculs utiles est un défi d’ingénierie complexe.

L’avantage quantique en matière de calcul, également appelé suprématie quantique, est le nom donné au seuil auquel un ordinateur quantique démontre sa capacité à effectuer un calcul qu’un ordinateur classique ne peut terminer dans un délai raisonnable. Google a annoncé pour la première fois qu’il y était parvenu lorsque son processeur Sycamore a simulé un circuit quantique et échantillonné des nombres aléatoires à partir de sa sortie — une tâche qui est devenue une référence pour la génération actuelle d’ordinateurs quantiques.

Le processeur quantique Sycamore de Google a établi un record en 2019, qui a depuis été battu. © Peter Kneffel/dpa/Alamy Live News

Un processeur plus fiable et plus précis

L’équipe de Google a utilisé 54 bits quantiques supraconducteurs pour effectuer en quelques minutes un calcul qui aurait pris des dizaines de milliers d’années à un ordinateur classique. Quelques mois plus tard, une équipe de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC) a résolu un problème de référence plus important, d’une difficulté trois fois supérieure, en seulement 70 minutes. Cette équipe a utilisé un processeur appelé Zuchongzhi, doté de 66 qubits, mais qui n’en a utilisé que 56 lors des expériences, soit deux de plus que Google.

Aujourd’hui, le processeur Zuchongzhi 2.1 mis à niveau par cette même équipe a utilisé 60 qubits pour résoudre un problème qui, selon les chercheurs, est encore plus difficile de trois ordres de grandeur que leur expérience précédente.

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L’ordinateur quantique Zuchongzhi. © University of Science and Technology of China

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Les chercheurs affirment dans leur article publié sur le serveur de préimpression arXiv, que ce processeur amélioré présente moins de « bruit » et est plus fiable, mais que les travaux futurs viseront à développer la correction d’erreurs, un obstacle important pour l’informatique quantique — sur lequel Google et d’autres équipes de recherche travaillent déjà.

Peter Knight, de l’Imperial College de Londres, estime que cette dernière expérience en matière d’informatique quantique montre que des progrès notables sont réalisés, mais souligne que si les recherches de Google semblent avoir été dépassées, il est possible que l’entreprise ne publie tout simplement pas les améliorations progressives de sa propre technologie.

schema processeur quantique zuchongzhi 2-1
Schéma du processeur quantique Zuchongzhi 2.1. (a) Le processeur quantique Zuchongzhi 2.1 est composé de deux puces en saphir combinées par la technique du flip-chip, dont l’une contient 66 qubits et 110 coupleurs, et l’autre comporte toutes les lignes de contrôle. (b) Schéma simplifié du circuit du qubit, du coupleur et de la lecture. © University of Science and Technology of China

Selon Knight, l’équipe de l’USTC « semble avoir amélioré la fidélité de ses qubits, qui sont donc moins bruyants et fonctionnent mieux ». « Avec la puce qu’ils ont, ils ont fait des progrès vraiment impressionnants, mais elle est probablement sur le point de saturer. Ils ont probablement utilisé toutes les capacités du dispositif dont ils disposent actuellement », déclare Knight, qui est convaincu que la recherche sur la prochaine génération de machines quantiques se poursuivra à huis clos, à l’abri de l’impatience et de la curiosité du public.

Source : arXiv

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