La suprématie quantique prétendument atteinte par deux équipes chinoises

La Suprématie Quantique Prétendument Atteinte Par Deux équipes Chinoises

Deux équipes spécialisées affirment avoir atteint la suprématie quantique en Chine, selon deux nouvelles papiers publié dans la revue scientifique Lettres d’examen physique. Il s’agit des deuxième et troisième avancées de l’informatique quantique par le géant asiatique, qui, en juillet 2021, prétendait avoir créé l’ordinateur quantique le plus rapide au monde.

L’informatique quantique est, en termes de calcul, une évolution de l’informatique classique, capable de traiter des volumes et d’effectuer des calculs impossibles ou trop chronophages par les méthodes actuelles.

Au cours des dernières années, de nombreuses personnes ont affirmé avoir atteint des capacités quantiques élevées, même si de nombreux incroyants en doutent : Google et IBM, par exemple, ont professé leurs avancées dans le domaine dans le passé, mais il y a ceux qui doutent du choix de algorithme et technologie intelligents pour une telle fabrication.

Illustration d'un ordinateur quantique.  La Chine prétend avoir atteint la suprématie quantique qui en découle
Un ordinateur quantique est capable d’effectuer des tâches incroyablement complexes sur de courtes périodes, ce qui lui permet d’être utilisé pour un certain nombre de problèmes que l’informatique normale ne peut pas résoudre (Image : Bartlomiej K. Wroblewski/)

Dans le cas des deux nouvelles études chinoises, les équipes de recherche affirment qu’il n’y a aucun doute possible : les deux équipes visaient à construire un ordinateur capable de traiter le calcul des probabilités de performance des circuits quantiques. En petit nombre, cela peut être fait par des ordinateurs normaux, mais à mesure que ces nombres augmentent, la tâche devient de plus en plus compliquée, jusqu’à ce qu’elle devienne irréalisable.

Les deux équipes étaient dirigées par le chercheur en physique Jian-Wei Pan, une figure de renommée mondiale de la science quantique. Les équipes sous son commandement ont travaillé sur leurs découvertes au sein de la structure de l’Université chinoise des sciences et technologies, au sein du Laboratoire national de Hefei.

Dans la première méthode, les scientifiques ont utilisé une méthode appelée « échantillonnage de boson gaussien » pour analyser les calculs de performance requis d’un interféromètre à 144 modes. Dans ce scénario, ils anticipaient dix probabilités élevées à la puissance quarante-trois (1043). Le système informatique développé par l’équipe était censé être capable de calculer des échantillons à une vitesse beaucoup plus rapide que celle d’un superordinateur – en particulier, une vitesse de 10²³, ce qui, selon eux, prouve la suprématie quantique.

L’« interférométrie », il faut le mentionner, est la science qui superpose deux ou plusieurs ondes, ce qui finit par en créer une troisième servant à analyser les différences entre les deux premières.

La seconde méthode était un peu plus traditionnelle, impliquant la construction d’un ordinateur basé sur la technologie supraconductrice capable de calculs utilisant jusqu’à 66 qubits (unité d’information quantique). Seulement 56 d’entre eux ont été utilisés dans cette expérience, cependant, atteignant une vitesse de calcul des probabilités demandées jusqu’à mille fois plus rapide que celle d’un supercalculateur. Ceci, également selon les équipes, prouve la suprématie quantique.

Mais qu’est-ce que cette « suprématie quantique » dont parle la Chine ?

En octobre 2019, Google, à travers un article scientifique publié dans le magazine la nature, a affirmé que son ordinateur quantique (surnommé « Sycomore« ) n’a pris que 200 secondes (un peu plus de trois minutes et demie) pour résoudre un calcul mathématique particulièrement difficile.

Comparativement, l’article indiquait que le supercalculateur Sommet, d’IBM (qui a à peu près la taille de deux terrains de basket) prendrait environ 10 000 ans pour résoudre le même problème. IBM a réfuté l’article en disant que le sommet prendrait plus de temps, mais c’était plutôt deux jours et demi.

L'image montre une partie de Summit, le supercalculateur d'IBM

C’est l’avant d’une partie du Summit, le superordinateur d’IBM et, en théorie, le plus rapide au monde aujourd’hui : la machine a la taille de deux terrains de basket (Image : IBM/Publishing)

L’informatique traditionnelle – à travers laquelle nous connaissons les ordinateurs portables, les ordinateurs de bureau, les smartphones et d’autres produits – fonctionne sur la base de la physique commune, en utilisant des paramètres tels que les lois du mouvement selon Isaac Newton. La mécanique quantique est une science qui traite du comportement de la matière et de la lumière au niveau atomique et subatomique. Fondamentalement, ils décrivent les propriétés moléculaires des atomes dans leurs composants les plus élémentaires – électrons, protons, neutrons et particules moins ouvertement traitées comme les quarks et les gluons.

Grosso modo : aujourd’hui, nous dépendons encore des supercalculateurs (imaginez votre ordinateur personnel, agrandi des milliers de fois dans tous les aspects : des milliers de fois plus de traitement, des milliers de fois plus de mémoire, etc.) pour travailler sur des solutions à divers problèmes et créer divers les technologies.

Nous avons cité IBM ci-dessus, alors suivons un scénario qu’ils ont eux-mêmes exposé : imaginez que vous ayez 10 invités très ennuyeux pour un dîner et qu’une seule combinaison de sièges et de table sera acceptée, parmi toutes les autres possibilités de combinaison et d’arrangements. Comment trouveriez-vous la solution ?

Spoiler : Vous allez avoir besoin de temps, car nous parlons de plus de 3,6 millions de possibilités – pour que vous en trouviez une.

L'image montre Sycamore, un ordinateur quantique exploité par Google
Sycamore, l’ordinateur quantique de Google : l’entreprise prétend être capable de résoudre en quelques minutes des opérations mathématiques qui prendraient des années avec la méthode traditionnelle (Image : Rocco Ceselin/Google)

C’est à peu près le rapport entre l’informatique traditionnelle et l’informatique quantique : le calcul n’est pas impossible pour les ressources dont nous disposons aujourd’hui, mais le temps nécessaire pour le faire aujourd’hui est trop important – et selon l’urgence et la nature des problème, nous n’avons peut-être pas cette disponibilité.

Pour cette raison, l’informatique quantique est souvent associée à des problèmes à grande échelle tels que la faim dans le monde, la recherche avancée sur les maladies et ses remèdes/vaccins, le réchauffement climatique. Les supercalculateurs géreraient-ils ces calculs ? Probablement oui. Mais le feraient-ils à temps ? Certainement pas.

Et pourquoi l’informatique quantique n’est-elle pas largement utilisée ? Simple : car il est encore en phase de recherche.

Nous avons plusieurs obstacles technologiques à surmonter, des limites technologiques comme les ressources de traitement et de mémoire à des effets plus terrestres comme l’espace nécessaire pour une telle structure et la température générée par ce travail : le Sycomore de Google, que nous avons mentionné ci-dessus – il fonctionne à -273º C Sur l’échelle Kelvin – couramment utilisée par les physiciens – c’est presque ce qu’on appelle le « zéro absolu », où en théorie il n’y a plus de chaleur à évacuer d’un objet.

À l’heure actuelle, la technologie quantique est encore instable, et la plupart des efforts qui parlent de « suprématie » visent non seulement à créer des ordinateurs capables de fonctionner avec elle, mais également à la maintenir à un niveau de stabilité permettant à ses calculs de fonctionner sans risque de chute. .

C’est-à-dire qu’il nous reste encore quelques années avant de voir des applications vraiment pratiques de l’informatique quantique. Mais si la suprématie quantique mentionnée dans les études chinoises est un indice, nous y arrivons.

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