Des recherches récentes prouvent que dans certaines conditions, les ordinateurs à recuit quantique peuvent exécuter des algorithmes, y compris le célèbre algorithme de Shor, plus rapidement que les ordinateurs classiques. Dans la plupart des cas, cependant, le recuit quantique ne fournit pas d’accélération par rapport à l’informatique classique lorsque le temps est limité, selon une étude en Communication Nature.
« Nous avons prouvé que vous pouvez être sûr d’atteindre une solution rapide à partir du problème initial, mais cela n’est vrai que pour une certaine classe de problèmes qui peuvent être mis en place de manière à ce que les nombreuses histoires d’évolution du système quantique interfèrent de manière constructive. Ensuite, le différentes histoires quantiques améliorent mutuellement la probabilité d’atteindre la solution », a déclaré Nikolai Sinitsyn, physicien quantique théoricien au Laboratoire national de Los Alamos et coauteur de l’article avec son collègue de Los Alamos, Bin Yan.
Bien que des exemples de performances quantiques supérieures dans les simulations de recuit quantique soient régulièrement rapportés, ils manquent de preuves définitives. Parfois, les chercheurs en déduisent qu’ils ont obtenu un avantage quantique, mais ils ne peuvent pas prouver que cette supériorité est supérieure à tout algorithme classique concurrent, a déclaré Sinitsyn. De tels résultats sont souvent contradictoires.
L’informatique quantique transforme un état quantique simple en un état avec un résultat de calcul. Dans une poignée d’algorithmes quantiques, ce processus est réglé pour surpasser les algorithmes classiques. Un algorithme adapté est spécialement conçu pour garantir l’interférence constructive des différents historiques du système pendant le calcul, ce qui est la clé de l’informatique quantique. Par exemple, dans le recuit quantique, on peut régler le chemin dépendant du temps pour des problèmes spécifiques. Des algorithmes quantiques non accordés, dits heuristiques, sont utilisés dans les ordinateurs à recuit quantique. Ils ne garantissent pas une telle interférence.
« Tout problème peut être résolu de manière heuristique pendant un temps infini », a déclaré Sinitsyn. « En pratique, cependant, le temps de calcul est toujours limité. Les chercheurs espèrent que les effets quantiques réduiront au moins le nombre d’erreurs pour rendre l’approche heuristique viable. »
Pour répondre aux incertitudes de la méthode heuristique, Sinitsyn et le co-auteur Bin Yan ont établi une approche différente, purement analytique, pour démontrer un processus simple et non accordé qui résout tout problème de calcul pouvant être pris en compte par un ordinateur à recuit quantique. La précision de ce calcul peut être caractérisée à tout moment du temps d’exécution du calcul.
Malheureusement, Sinitsyn et Yan ont constaté que cette précision n’est presque toujours pas meilleure que les performances d’un algorithme classique.
La raison en est que l’informatique quantique efficace repose sur des effets quantiques, tels que les interférences constructives, lorsque de nombreuses histoires quantiques différentes, qui sont simultanément vécues par un processeur quantique, interfèrent pour amplifier les informations utiles dans l’état final. Sans réglage fin, l’interférence appropriée devient improbable. Il existe cependant de rares exceptions, qui laissent la place à l’informatique quantique supérieure.
Une autre découverte inspirante a été l’observation que le processus considéré ne rencontre pas la soi-disant transition vitreuse de spin, qui correspond à une suppression extrêmement lente des erreurs de calcul, et qui est un gros inconvénient des stratégies de calcul de recuit classiques.
Ainsi, les approches heuristiques de l’informatique quantique peuvent enfin fonctionner mais doivent être considérées avec beaucoup de prudence.