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La suprématie quantique est venue de Google et de Chine, mais l’informatique quantique pose toujours ces défis titanesques

Le développement qu’a connu l’informatique quantique au cours des deux dernières années nous invite à contempler l’avenir de cette discipline avec un optimisme très sain. Et c’est que les jalons que certains groupes de recherche et plusieurs entreprises ont franchis en 2019 et 2020 étaient difficiles à prévoir peu de temps auparavant.

Cette période de splendeur a commencé en beauté au début de janvier 2019 alors qu’IBM a profité de la célébration du CES pour annoncer officiellement qu’il avait son Q System One prêt, le premier ordinateur quantique pour les applications commerciales. Et quelques mois plus tard, nous avons découvert à notre grand étonnement que l’équipe de recherche dirigée par John Martinis chez Google affirmait avoir atteint la suprématie quantique.

2020 nous a surpris avec plusieurs réalisations très importantes en informatique quantique, comme la réalisation de la première simulation quantique d’une réaction chimique ou la matérialisation de la suprématie quantique en Chine.

Il n’a pas fallu longtemps pour que des voix émergent qui se demandaient si Google avait vraiment atteint cette étape, mais cette réalisation a été consolidée lorsque l’article a été publié dans lequel John Martinis et sa famille ont expliqué comment ils l’avaient fait.

Et 2020 est arrivé, une année où la pandémie provoquée par le virus SRAS-CoV-2 ne nous a pas empêché d’être surpris par plusieurs réalisations très importantes en informatique quantique, comme la réalisation de la première simulation quantique d’une réaction chimique ou la matérialisation de suprématie quantique en Chine en utilisant une méthode très différente de celle utilisée par Google quelques mois plus tôt.

La Chine est une centrale informatique et de communication quantique

Il y a quelques jours à peine, à la mi-décembre dernier, un groupe de recherche de l’Université chinoise des sciences et de la technologie et de l’Université Tsinghua de Beijing, dirigé par Jian-Wei Pan, a publié un article dans Science dans lequel il expliquait comment il avait réussi résoudre en un peu plus de trois minutes en utilisant un système quantique, un problème dans lequel les supercalculateurs classiques les plus puissants de la planète auraient investi 600 millions d’années.

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La stratégie utilisée par les chercheurs asiatiques est radicalement différente de celle utilisée par l’équipe Google

Avec ce jalon, la Chine, comme Google quelques mois plus tôt, avait atteint la suprématie quantique, mais ce qui est intéressant, c’est que la stratégie utilisée par les chercheurs asiatiques c’est radicalement différent à celui utilisé par l’équipe John Martinis. Et le groupe Jian-Wei Pan a développé un système quantique qui utilise un circuit optique capable de tirer parti de la propriété quantique qui permet aux photons de voyager aléatoirement dans différentes directions pour effectuer des calculs extraordinairement complexes.

Le but de cet article n’est pas de savoir en détail comment fonctionne l’expérience menée par des chercheurs chinois, mais de nous montrer qu’il est possible d’atteindre la suprématie quantique en utilisant approches et technologies très différentes. En fait, il est très probable qu’au cours des prochains mois, d’autres groupes de recherche et d’autres entreprises réaliseront également une réalisation comparable à celle que les chercheurs chinois et américains dont nous parlons ont déjà dans leur cursus.

Il est intéressant de noter que ce n’est pas le seul jalon que la Chine a franchi en termes de technologies quantiques en 2020. Au milieu de l’année que nous venons de quitter, une équipe de chercheurs asiatiques a publié dans Nature un article dans lequel ils décrivent la procédure qui leur a permis de transmettre un message chiffré impossible à casser à 1120 kilomètres en utilisant intrication quantique. Vous avez tous les détails sur cet exploit dans l’article que je lie ici.

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Voici les principaux défis de l’informatique quantique

Les réalisations que nous venons de passer en revue apportent à la table l’énorme potentiel de l’informatique quantique et nous invitent à anticiper que de nouveaux jalons arriveront bientôt, qui dynamiseront davantage cette discipline. Cependant, nous avons encore de redoutables défis à relever qui nous rappellent d’être prudents et de continuer à travailler dur si nous voulons que les ordinateurs quantiques nous aident un jour à trouver la solution à certains des défis auxquels l’humanité est confrontée. Ceux-ci sont les quatre plus grands défis les chercheurs travaillent sur:

  • Nous avons besoin qubits de meilleure qualité. Les informations quantiques avec lesquelles les systèmes quantiques fonctionnent sont détruites dans un court laps de temps, donc avoir des qubits de meilleure qualité nous permettra de prolonger la vie utile des informations quantiques et d’effectuer des opérations plus complexes avec elles.

  • UNE système de correction de bogue Cela nous aidera à nous assurer que les résultats que notre ordinateur quantique nous donne sont corrects. Nous ne l’avons pas encore, et à mesure que les groupes de recherche intègrent plus de qubits dans les ordinateurs quantiques, il devient plus difficile de préserver l’intégrité de l’état quantique du système.

  • En plus d’avoir des qubits de meilleure qualité et des systèmes de correction d’erreurs, il est nécessaire de développer de nouveaux outils qui nous permettent les contrôler avec précision et effectuez avec eux des opérations plus logiques. Sa manipulation devient beaucoup plus complexe à mesure que le nombre de qubits des systèmes quantiques augmente.

  • L’architecture des ordinateurs quantiques, tels que l’électronique de contrôle, le processeur de contrôle quantique ou les compilateurs quantiques, doit également être développée davantage. L’un des défis les plus redoutables auxquels les chercheurs sont confrontés est la mise en œuvre nouveaux algorithmes quantiques qu’ils sont capables de nous aider à résoudre les problèmes que nous ne pouvons pas résoudre avec les supercalculateurs classiques les plus puissants que nous ayons aujourd’hui. Ces algorithmes permettront aux ordinateurs quantiques de faire la différence.

Architecture quantique

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