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L'ordinateur quantique de Google laisse le supercalculateur old-school dans la poussière

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La puce Sycamore de Google alimente un ordinateur quantique

Google

Un ordinateur quantique de Google a largement dépassé la technologie informatique ordinaire, une réalisation appelée suprématie quantique qui constitue un jalon important pour une méthode de traitement des données révolutionnaire. Google a révélé les résultats dans la revue Nature mercredi. Cette réalisation est le fruit de plus d’une décennie de travaux chez Google, notamment de l’utilisation de sa propre puce informatique quantique, appelée Sycamore.

"Notre machine a effectué le calcul de la cible en 200 secondes et d'après les mesures de notre expérience, il faudrait 10 000 ans au supercalculateur le plus rapide du monde pour produire un résultat similaire", a déclaré un chercheur de Google dans un article sur son travail.

La nouvelle, qui a fait la une des journaux en septembre avec une publication papier prématurée, montre que les ordinateurs quantiques pourraient sortir des laboratoires de recherche et se diriger vers l'informatique grand public. Ils pourraient effectuer des tâches importantes, telles que créer de nouveaux matériaux, concevoir de nouveaux médicaments au niveau moléculaire, optimiser les investissements financiers et accélérer la livraison des emballages. Et le succès de l'informatique quantique survient alors que des progrès avec les ordinateurs classiques, mesurés par la vitesse des processeurs à usage général et cartographiés par la loi de Moore, ont échoué.

Google a dû choisir son test de vitesse, mais Hartmut Neven, l'un des chercheurs, a rejeté les critiques selon lesquelles le résultat n'est qu'une victoire à court terme.

Le moment Spoutnik de Google

"Sputnik n'a pas fait grand chose non plus. Il a fait le tour de la Terre. Pourtant, c'était le début de l'ère spatiale", a déclaré Neven lors d'une conférence de presse. Il a parlé au laboratoire d'informatique quantique de Google à Santa Barbara, en Californie, où un événement marquant de la course à l'espace a eu lieu: le développement du rover lunaire.

Mais ce n'est pas le début de la fin pour les ordinateurs classiques, du moins aux yeux des experts en informatique quantique d'aujourd'hui. Les ordinateurs quantiques sont capricieux, exotiques et doivent fonctionner dans un environnement extrêmement contrôlé, et ils ne remplaceront probablement pas la plupart de ce que nous faisons aujourd'hui sur des ordinateurs classiques.

Au lieu de cela, les ordinateurs quantiques fonctionneront comme des accélérateurs des machines classiques, suffisamment utiles pour être essentiels. "Ce sera une ressource indispensable à un moment donné", a déclaré Neven.

Scott Aaronson, chercheur en informatique quantique, a comparé cette étape à l’atterrissage sur la Lune en termes d’instant présent. Dans un tweet mercredi, le directeur général de Google, Sundar Pichai, a qualifié le processus de "grande avancée".

Une vaste industrie se consacre à l'amélioration des ordinateurs classiques, mais un petit nombre de laboratoires onéreux dans des sociétés telles que Google, Intel, Microsoft, Honeywell, Rigetti Computing et IBM utilisent également des ordinateurs quantiques à usage général. Ce sont des appareils difficiles, fonctionnant dans un environnement refroidi à la largeur d'un cheveu au-dessus du zéro absolu pour minimiser les risques de perturbation. Ne vous attendez pas à trouver un ordinateur quantique sur votre bureau.

Le test de vitesse de Google a des applications informatiques telles que l'intelligence artificielle, la science des matériaux et la génération de nombres aléatoires, indique le journal.

Les premiers clients de Google – le département américain de l'Énergie et les constructeurs automobiles Daimler et Volkswagen – pourront utiliser la machine en 2020, a annoncé Google. Comme dans le cas de l'effort d'informatique quantique d'IBM, il sera disponible en tant que service d'informatique en nuage sur Internet.

Cependant, le physicien Jim Preskill, qui a proposé le terme de "suprématie quantique" en 2012, a jeté une eau froide sur cette idée. Le test choisi par Google est bon pour montrer la vitesse de l'informatique quantique, mais "pas autrement un problème d'intérêt pratique", a déclaré Preskill en octobre après la publication prématurée du journal.

Ordinateurs quantiques ou classiques

Jusqu'à présent, presque tous les appareils numériques, de ENIAC en 1945 à l'iPhone 11 d'Apple en 2019, sont des ordinateurs classiques. Leur électronique s'appuie sur des circuits logiques pour faire des choses comme ajouter deux nombres et sur des cellules de mémoire pour stocker les résultats.

L'ordinateur quantique de Google ne ressemble en rien à une machine conventionnelle. En cours d’exécution, toute cette complexité est dissimulée et réfrigérée à un niveau proche du zéro absolu.

Google

Les ordinateurs quantiques sont totalement différents, ils reposent plutôt sur les règles de la physique, qui dérangent l'esprit des choses, qui régissent les objets ultra-simples comme les atomes.

Là où les ordinateurs classiques stockent et traitent les données sous forme de bits individuels, chacun représentant un 1 ou un 0, les ordinateurs quantiques utilisent une base différente, appelée qubit. Chaque qubit peut stocker une combinaison de différents états de 1 et 0 en même temps via un phénomène appelé superposition. Je t'ai dit que c'était bizarre.

De plus, plusieurs qubits peuvent être associés par un autre phénomène quantique appelé enchevêtrement. Cela permet à un ordinateur quantique d'explorer un grand nombre de solutions possibles à un problème en même temps.

Accélérations exponentielles

En principe, les performances d'un ordinateur quantique augmentent de manière exponentielle: ajoutez un qubit supplémentaire, et vous avez doublé le nombre de solutions que vous pouvez examiner d'un seul coup. Pour cette raison, les ingénieurs en informatique quantique travaillent à augmenter le nombre de qubits dans leurs machines.

"Nous prévoyons que leur puissance de calcul continuera à croître à un taux double-exponentiel", ont déclaré les chercheurs de Google dans leur article. C'est encore plus rapide que la seule amélioration exponentielle décrite pour les puces informatiques classiques par la loi de Moore.

La machine de Google avait 54 qubits, mais l'un d'entre eux ne fonctionnait pas bien, alors il n'y en avait que 53 disponibles. Cela arrive à correspondre au nombre dans l'ordinateur quantique le plus puissant d'IBM.

Mais le nombre de qubit n'est pas tout. Des instabilités inévitables font que les qubits perdent leurs données. Pour remédier à ce problème, les chercheurs travaillent également sur des techniques de correction d'erreur permettant à un calcul de contourner ces problèmes.

IBM conteste les résultats quantiques de Google

IBM est un grand fan de l'informatique quantique, mais il a mis en doute les résultats publiés prématurément par Google dans un article publié lundi sur son blog.

"Nous soutenons qu'une simulation idéale de la même tâche peut être effectuée sur un système classique en 2,5 jours et avec une fidélité bien supérieure", ont écrit des chercheurs d'IBM. Ils ont suggéré différents algorithmes et une conception informatique différente dans un papier de préimpression qui leur est propre.

Google se réjouit des améliorations apportées aux techniques de simulation informatique quantique, mais estime que son résultat global est "extrêmement difficile pour le supercalculateur le plus rapide du monde, avec une double croissance exponentielle à venir. Nous nous sommes déjà éloignés des ordinateurs classiques, sur une trajectoire totalement différente. "

Et vous pouvez essayer par vous-même si vous le souhaitez. Google a publié la sortie brute de son ordinateur quantique pour encourager les autres utilisateurs à voir s’ils peuvent mieux simuler un ordinateur quantique. "Nous nous attendons à ce que des coûts de simulation inférieurs à ceux indiqués ici soient finalement atteints, mais nous nous attendons également à ce qu'ils soient systématiquement dépassés par les améliorations matérielles apportées aux processeurs quantiques plus grands", ont déclaré les chercheurs de Google.

Intel n'a pas émis d'opinion sur les résultats de Google, mais a déclaré que la suprématie quantique était "une référence stratégique".

"Nous sommes déterminés à faire passer le quantum du laboratoire à la commercialisation", a déclaré Jim Clarke, directeur du matériel quantique d'Intel Labs, dans un communiqué.

Craquer vos communications cryptées? Pas encore

Une capacité informatique quantique, prouvée mathématiquement avec une idée appelée algorithme de Shor, consiste à casser une partie de la technologie de cryptage actuelle.

Cependant, cela nécessitera des ordinateurs quantiques beaucoup plus grands et de nouvelles avancées technologiques pour traiter la correction d'erreur.

"Réaliser toutes les promesses de l'informatique quantique (en utilisant l'algorithme de Shor pour la factorisation, par exemple) nécessite encore des avancées techniques", ont déclaré les chercheurs dans leur article.

Et dans le même temps, le gouvernement américain et d'autres travaillent sur des méthodes de cryptographie "post-quantiques" pour résister aux capacités de craquage de l'informatique quantique.

Donc, pour l'instant au moins, l'informatique quantique, bien que radicalement différente, ne fait pas exploser le secteur de la technologie.

Première publication le 23 octobre à 14 h 15, heure de l'Est.
Mises à jour à 03h09 heure du Pacifique, 07h41 heure du Pacifique, 10h13 heure du matin et 11h09 heure du Pacifique: Ajoute plus de détails, les commentaires du PDG de Google et les commentaires d'un événement de presse Google.

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                    Comment l'informatique quantique va nous aider à construire au niveau humain …

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