Google l’an dernier a gagné une renommée internationale lorsque son prototype d’ordinateur quantique a effectué un calcul en quelques minutes qui, selon ses chercheurs, aurait pris 10 000 ans à un supercalculateur. Cela correspondait à la définition de la suprématie quantique – le moment où une machine quantique fait quelque chose d’impossible pour un ordinateur conventionnel.

Jeudi, le principal groupe de recherche quantique de Chine a fait sa propre déclaration de suprématie quantique, dans le journal Science. Un système appelé Jiuzhang a produit des résultats en quelques minutes calculés pour prendre plus de 2 milliards d’années d’efforts par le troisième supercalculateur le plus puissant du monde.

Les deux systèmes fonctionnent différemment. Google construit des circuits quantiques en utilisant un métal supraconducteur supraconducteur, tandis que l’équipe de l’Université des sciences et technologies de Chine, à Hefei, a enregistré son résultat en manipulant des photons, des particules de lumière.

Aucun ordinateur quantique n’est encore prêt à faire un travail utile. Mais les indications que deux formes fondamentalement différentes de la technologie peuvent surpasser les supercalculateurs soutiendront les espoirs – et les investissements – de l’industrie embryonnaire.

Google et ses concurrents tels qu’IBM, Microsoft, Amazon, Intel et plusieurs grandes startups ont tous consacré beaucoup d’argent au développement de matériel informatique quantique ces dernières années. Google et IBM offrent un accès à leurs derniers prototypes sur Internet, tandis que les plates-formes cloud de Microsoft et d’Amazon hébergent chacune un large éventail de matériels quantiques d’autres, dont Honeywell.

La puissance potentielle des ordinateurs quantiques découle de leurs éléments de base, appelés qubits. Comme les bits des ordinateurs conventionnels, ils peuvent représenter des 0 et des 1 de données; mais les qubits peuvent également exploiter la mécanique quantique pour atteindre un état inhabituel appelé superposition qui encapsule les possibilités des deux. Avec suffisamment de qubits, il est possible de prendre des raccourcis de calcul que les ordinateurs conventionnels ne peuvent pas – un avantage qui augmente à mesure que de plus en plus de qubits travaillent ensemble.

L'image peut contenir: Plan, Diagramme et Tracé

Le guide WIRED de l’informatique quantique

Tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur les qubits, la superposition et l’action effrayante à distance.

Les ordinateurs quantiques ne gouvernent pas encore le monde, car les ingénieurs n’ont pas été en mesure d’obtenir suffisamment de qubits travaillant ensemble de manière suffisamment fiable. Les effets de la mécanique quantique dont ils dépendent sont très délicats. Google et le groupe chinois ont pu mettre en scène leurs expériences de suprématie car ils ont réussi à rassembler des qubits en nombre relativement important.

L’expérience de Google a utilisé une puce supraconductrice appelée Sycamore, avec 54 qubits, refroidie à des fractions de degré au-dessus du zéro absolu. Un qubit s’est cassé, mais les 53 restants étaient suffisants pour démontrer la suprématie sur les ordinateurs conventionnels sur un problème statistique soigneusement choisi. On ne sait pas exactement combien de qubits sont nécessaires pour qu’un ordinateur quantique fasse un travail utile; les estimations d’experts vont de centaines à des millions.

L’équipe chinoise a également utilisé un test statistique pour affirmer sa supériorité quantique, mais ses supports de données quantiques prennent la forme de photons voyageant à travers des circuits optiques disposés sur un banc de laboratoire, guidés par des miroirs. Chaque photon lu à la fin du processus équivaut à un qubit, révélant le résultat d’un calcul.

Les chercheurs ont rapporté avoir mesuré jusqu’à 76 photons de la machine Jiuzhang, mais en moyenne 43. Les membres ont écrit du code pour simuler le travail du système quantique sur Sunway TaihuLight, le supercalculateur le plus puissant de Chine et le troisième plus rapide au monde, mais il n’a pas pu se rapprocher. Les chercheurs calculent que le supercalculateur aurait nécessité plus de 2 milliards d’années pour faire ce que Jiuzhang a fait en un peu plus de 3 minutes.

L’équipe chinoise était dirigée par Jian-Wei Pan, dont l’importante équipe de recherche a bénéficié d’un effort du gouvernement chinois pour être plus proéminente dans la technologie quantique. Leurs réalisations incluent la démonstration de l’utilisation du cryptage quantique sur des distances record, notamment l’utilisation d’un satellite spécialement conçu pour les communications quantiques pour sécuriser un appel vidéo entre la Chine et l’Autriche. Le chiffrement enraciné dans la mécanique quantique est théoriquement incassable, bien qu’en pratique il puisse encore être subverti.

Une différence entre Jiuzhang et Sycamore de Google est que le prototype photonique n’est pas facilement reprogrammable pour exécuter différents calculs. Ses paramètres étaient effectivement codés en dur dans ses circuits optiques. Christian Weedbrook, PDG et fondateur de la start-up torontoise d’informatique quantique Xanadu, qui travaille également sur l’informatique quantique photonique, dit que le résultat est toujours remarquable pour rappeler qu’il existe de multiples voies viables pour faire fonctionner le calcul des nombres quantiques. «C’est une étape importante dans l’informatique quantique photonique», dit-il, «mais aussi bon pour nous tous.»