Google a présenté son nouvelle puce quantique de nouvelle générationappelé Willow, avec deux réalisations centrales : une puissance de calcul « extraordinaire » et une avancée dans la correction d’erreurs, qui ouvre – assure – la voie à un futur ordinateur quantique utile et à grande échelle.
« La puce Willow est un une grande étape dans un voyage qui a commencé il y a plus de 10 ans« , résume Hartmut Neven, fondateur et directeur de Google Quantum AI, qui, avec d’autres chercheurs de l’entreprise, a signé un article dans la revue scientifique Nature avec les détails de cette avancée.
Il décrit comment, lors d’expériences menées dans les laboratoires de Santa Barbara (Californie), le processeur Willow a pu réaliser un tâche de référence que le supercalculateur Frontierl’un des plus rapides, prendrait beaucoup plus de temps à réaliser, dans un chiffre difficile à imaginer.
C’est un chiffre « incroyable » qui « dépasse les échelles de temps connues en physique et dépasse largement l’âge de l’univers », souligne Neven. De même, la réduction exponentielle des erreurs à mesure que le nombre de qubits augmente est démontrée.
Le travail implique une avancée de plus dans le domaine de l’informatique quantique et montre qu’il est possible en pratique de réduire les taux d’erreur, mais cela reste encore très préliminaire et est loin d’aboutir à un ordinateur quantique définitif, disent des sources consultées par l’EFE.
Rencontrez Willow, la dernière puce quantique de nouvelle génération de Google Manuel Ramírez
Le mission des ordinateurs quantiques -même des prototypes-, comme celui des ordinateurs conventionnels et des supercalculateurs, est d’effectuer des opérations, que les premiers exécutent de manière très différente : ils travaillent au niveau atomique et suivent donc les règles de la physique quantique (chargée d’étudier le monde à travers très petites échelles spatiales).
Les ordinateurs quantiques fonctionnent avec des qubits (unité de base de l’information quantique) et non des bits (comme les bits traditionnels). Le problème est que les systèmes quantiques sont très sensibles au bruit – changements de température, lumière – et cela peut perturber le calcul, ce qui est aggravé par la taille de l’installation.
David Paul Morris. Getty Images
La solution au problème passe donc par la correction des erreurs quantiques et c’est l’un des grands défis (les ordinateurs classiques sont déjà construits avec ces mécanismes). Les résultats publiés ce lundi montrent que, à mesure que Willow utilise davantage de qubits, il supprime les erreurs de manière exponentielle. Ce taux de correction d’erreurs n’a jamais été démontré auparavant, affirme l’entreprise.
Qubits physiques et logiques
« Nous montrons que Plus nous utilisons de qubits dans Willow, plus nous réduisons les erreurs et plus le système devient quantique », confirme Neven. Cette « réalisation historique » est connue dans le domaine sous le nom de « en dessous du seuil ».
Il faut montrer qu’on est en dessous du seuil pour montrer de réels progrès dans la correction des erreurs, un défi en suspens depuis 30 ans, ajoute Google de son blog en Espagnece qui indique que ces corrections ont été effectuées en temps réel. Dans la recherche pour corriger les erreurs, on parle de qubits physiques et de qubits logiques. Les premiers sont les vrais, c’est-à-dire le nombre de qubits présents dans l’expérience.
Le qubit logique est un ensemble de qubits physiques; Dans les tests, comme celui de Google, les opérations ne sont pas effectuées sur chaque qubit physique, mais sur l’ensemble du système, ce qui peut modifier les propriétés et les résultats.
« En tant que premier système sous-seuil, Willow est le prototype le plus convaincant de qubit logique évolutif construit à ce jour. C’est une indication claire que il est possible de construire des ordinateurs des systèmes quantiques très vastes et utiles », souligne Neven.
Pour mesurer les performances, Google a utilisé l’échantillonnage de circuits aléatoires (RCS). Largement utilisé dans ce domaine, le RCS est l’épreuve « la plus difficile » ce qui peut être fait aujourd’hui dans un ordinateur quantique ; Il montre si un ordinateur quantique fait quelque chose qui ne pourrait pas être fait dans un ordinateur classique : la suprématie quantique.