Malgré leurs imperfections, les ordinateurs quantiques actuels pourraient déjà trouver leur utilité. Bien que ces derniers restent bruyants et enclins aux erreurs, une nouvelle étude révèle que des techniques d’atténuation de ces erreurs pourraient permettre aux ordinateurs quantiques d’être utiles dès aujourd’hui.
Une équipe de chercheurs de IBM Quantum à New York, en collaboration avec l’Université de Californie à Berkeley et le Laboratoire national de Lawrence Berkeley, a comparé les performances d’un ordinateur quantique de 127 qubits à celles d’un supercalculateur de pointe.
Dans au moins un type de calcul, l’ordinateur quantique a surpassé le supercalculateur.
Les chercheurs ont choisi ce calcul non pas parce qu’il était difficile pour les ordinateurs classiques, mais parce qu’il est similaire à ceux que les physiciens effectuent régulièrement. L’objectif était de vérifier si les ordinateurs quantiques d’aujourd’hui, bien que bruyants et sujets aux erreurs, peuvent produire des résultats précis pour certains types de calculs courants.
Une victoire pour l’ordinateur quantique
L’ordinateur quantique a réussi à produire la solution correcte au fur et à mesure que le calcul devenait plus complexe, tandis que l’algorithme du supercalculateur produisait une réponse incorrecte. Ce résultat donne l’espoir que les algorithmes informatiques quantiques avec atténuation des erreurs pourraient s’attaquer à des problèmes de physique de pointe, tels que la compréhension des propriétés quantiques des supraconducteurs et des matériaux électroniques innovants.
Nous nous rapprochons du régime où l’ordinateur quantique pourrait être capable de faire des choses que les algorithmes actuels sur les ordinateurs classiques ne peuvent pas faire », a déclaré Sajant Anand, étudiant diplômé de l’UC Berkeley et co-auteur de l’étude.
Une nouvelle façon de penser les ordinateurs quantiques
Par ailleurs, la victoire de l’ordinateur quantique pourrait également stimuler de nouvelles idées pour améliorer les algorithmes quantiques actuellement utilisés sur les ordinateurs classiques.
Alors que l’ordinateur quantique a fait quelque chose que l’algorithme classique standard ne pouvait pas, nous pensons que c’est une inspiration pour améliorer l’algorithme classique afin que l’ordinateur classique fonctionne aussi bien que l’ordinateur quantique à l’avenir », a déclaré Michael Zaletel, professeur associé de physique à l’UC Berkeley.
L’atténuation des erreurs quantiques
Une des clés de l’avantage apparent de l’ordinateur quantique d’IBM réside dans une technique innovante pour gérer le bruit qui accompagne un calcul quantique.
Paradoxalement, les chercheurs d’IBM ont augmenté de manière contrôlable le bruit dans leur circuit quantique pour obtenir des réponses encore plus bruyantes et moins précises, puis ont extrapolé à rebours pour estimer la réponse que l’ordinateur aurait obtenue s’il n’y avait pas de bruit.
Une compétition amicale
Alors que Michael Zaletel reste prudent quant à la possibilité que cette technique d’atténuation des erreurs fonctionne pour un plus grand nombre de qubits ou pour des calculs de plus grande profondeur, les résultats sont néanmoins inspirants, dit-il.
« Cela a suscité un sentiment de compétition amicale« , a-t-il déclaré. « J’ai le sentiment que nous devrions être capables de simuler sur un ordinateur classique ce qu’ils font. Mais nous devons y réfléchir de manière intelligente et meilleure. »
En synthèse
En dépit des défis et des imperfections, la nouvelle étude donne de l’espoir pour l’avenir de l’informatique quantique. L’utilisation stratégique de l’atténuation des erreurs pourrait permettre aux ordinateurs quantiques de se rendre utiles dès aujourd’hui, même s’ils ne sont pas encore capables de surpasser complètement les supercalculateurs classiques.
