IBM affirme avoir fait une grande percée dans l’informatique quantique

Les scientifiques d’IBM disent avoir développé une méthode pour gérer le manque de fiabilité inhérent aux processeurs quantiques, peut-être offrant une percée tant attendue pour rendre les ordinateurs quantiques aussi pratiques que les ordinateurs conventionnels, voire plus.

L’avancement, détaillé dans une étude publiée dans la revue Naturesurvient près de quatre ans après que Google a déclaré avec empressement la « suprématie quantique » lorsque ses scientifiques ont affirmé avoir démontré que leur ordinateur quantique pouvait surpasser un ordinateur classique.

Bien qu’il s’agisse encore d’une étape importante, ces affirmations de « suprématie quantique » ne se sont pas vraiment concrétisées. L’expérience de Google a été critiquée comme n’ayant aucun mérite dans le monde réel, et il n’a pas fallu longtemps pour que d’autres expériences démontrent que les superordinateurs classiques pouvaient encore dépasser ceux de Google.

Les chercheurs d’IBM, cependant, semblent convaincus que cette fois, les gains sont réels.

« Nous entrons dans cette phase de l’informatique quantique que j’appelle utilitaire », a déclaré Jay Gambetta, membre IBM et vice-président d’IBM Quantum Research. Le New York Times. « L’ère de l’utilité. »

Au risque de sérieusement abrutir une science merveilleuse et époustouflante, voici un bref aperçu de l’informatique quantique.

Fondamentalement, il tire parti de deux principes de la mécanique quantique. Le premier est la superposition, la capacité pour une seule particule, dans ce cas des bits quantiques ou des qubits, d’être dans deux états distincts en même temps. Ensuite, il y a l’intrication, qui permet à deux particules de partager simultanément le même état.

Ces principes effrayants permettent à un nombre beaucoup plus petit de qubits de rivaliser avec la puissance de traitement des bits normaux, qui ne peuvent être qu’un binaire un ou zéro. Cela semble génial, mais au niveau quantique, les particules existent étrangement dans des états incertains, apparaissant dans un caractère aléatoire embêtant connu sous le nom de bruit quantique.

La gestion de ce bruit est essentielle pour obtenir des résultats pratiques à partir d’un ordinateur quantique. Un léger changement de température, par exemple, pourrait faire changer d’état un qubit ou perdre sa superposition.

C’est là qu’intervient le nouveau travail d’IBM. Dans l’expérience, les chercheurs de la société ont utilisé un processeur IBM Eagle de 127 qubits pour calculer ce qu’on appelle un modèle d’Ising, simulant le comportement de 127 particules magnétiques de taille quantique dans un champ magnétique, un problème qui a une valeur réelle mais, à cette échelle, est beaucoup trop compliqué à résoudre pour les ordinateurs classiques.

Pour atténuer le bruit quantique, les chercheurs, paradoxalement, ont en fait introduit plus le bruit, puis documenté avec précision ses effets sur chaque partie du circuit du processeur et les modèles qui se sont produits.

À partir de là, les chercheurs ont pu extrapoler de manière fiable à quoi les calculs auraient ressemblé sans aucun bruit. Ils appellent ce processus « l’atténuation des erreurs ».

Il y a juste un problème lancinant. Étant donné que les calculs effectués par le processeur quantique IBM étaient à une échelle si compliquée, un ordinateur classique effectuant les mêmes calculs se heurterait également à des incertitudes.

Mais parce que d’autres expériences ont montré que leur processeur quantique produisait des résultats plus précis qu’un processeur classique lors de la simulation d’un modèle d’Ising plus petit, mais toujours formidablement complexe, les chercheurs disent qu’il y a de fortes chances que leurs résultats atténués par les erreurs soient corrects.

« Le niveau d’accord entre les calculs quantiques et classiques sur des problèmes aussi importants m’a personnellement surpris », a déclaré le co-auteur Andrew Eddins, physicien chez IBM Quantum, dans un long article de blog de l’entreprise. « J’espère que c’est impressionnant pour tout le monde. »

Aussi prometteurs que soient les résultats, il n’est « pas évident qu’ils aient atteint la suprématie quantique ici », a déclaré le co-auteur Michael Zaletel, un physicien de l’UC Berkley. NYT.

D’autres expériences devront corroborer que les techniques d’atténuation des erreurs des scientifiques d’IBM ne produiraient pas les mêmes résultats, voire meilleurs, avec un processeur classique calculant le même problème.

En attendant, les scientifiques d’IBM voient leur atténuation des erreurs comme un tremplin vers un processus encore plus impressionnant de correction des erreurs, qui pourrait être ce qui inaugure enfin une ère de « suprématie quantique ». Nous allons observer.

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