Paul Sparks
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Google vient de faire un bond en avant en informatique. En utilisant l'ordinateur quantique ultramoderne de la société, appelé Sycamore, Google a revendiqué la "suprématie quantique" sur les supercalculateurs les plus puissants du monde en résolvant un problème considéré comme pratiquement impossible pour les machines normales..
L'ordinateur quantique a terminé le calcul complexe en 200 secondes. Ce même calcul prendrait même environ 10000 ans aux supercalculateurs les plus puissants, a écrit l'équipe de chercheurs, dirigée par John Martinis, physicien expérimental à l'Université de Californie à Santa Barbara, dans leur étude publiée mercredi 23 octobre dans la revue Nature.
"Il est probable que le temps de simulation classique, actuellement estimé à 10 000 ans, sera réduit par l'amélioration du matériel et des algorithmes classiques", a déclaré Brooks Foxen, un étudiant chercheur diplômé du laboratoire de Martinis, dans un communiqué. "Mais puisque nous sommes actuellement 1,5 billion de fois plus rapides, nous nous sentons à l'aise de revendiquer cette réalisation", a-t-il ajouté, faisant référence à la suprématie des ordinateurs quantiques..
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Les ordinateurs quantiques tirent parti de la physique loufoque de la mécanique quantique pour résoudre des problèmes qui seraient extrêmement difficiles, voire impossibles, à résoudre pour les ordinateurs classiques à semi-conducteurs..
Le calcul que Google a choisi de conquérir est l'équivalent quantique de générer une très longue liste de nombres aléatoires et de vérifier leurs valeurs un million de fois. Le résultat est une solution pas particulièrement utile en dehors du monde de la mécanique quantique, mais elle a de grandes implications sur la puissance de traitement d'un appareil..
Force dans l'incertitude
Les ordinateurs ordinaires effectuent des calculs en utilisant des "bits" d'informations qui, comme les interrupteurs marche-arrêt, ne peuvent exister que dans deux états: 1 ou 0. Les ordinateurs quantiques utilisent des bits quantiques, ou "qubits", qui peuvent exister à la fois 1 et 0 simultanément. Cette étrange conséquence de la mécanique quantique s'appelle un état de superposition et est la clé de l'avantage de l'ordinateur quantique par rapport aux ordinateurs classiques..
Par exemple, une paire de bits peut stocker une seule des quatre combinaisons d'états possibles (00, 01, 10 ou 11) à un instant donné. Une paire de qubits peut stocker les quatre combinaisons simultanément, car chaque qubit représente les deux valeurs (0 et 1) en même temps. Si vous ajoutez plus de qubits, la puissance de votre ordinateur augmente de façon exponentielle. Trois qubits stockent huit combinaisons, quatre qubits stockent 16, et ainsi de suite. Le nouvel ordinateur de Google avec 53 qubits peut stocker 253 valeurs, soit plus de 10 000 000 000 000 000 (10 quadrillions) de combinaisons. Ce nombre devient encore plus impressionnant lorsqu'une autre propriété fondamentale et tout aussi bizarre de la mécanique quantique entre dans la série: les états intriqués.
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Dans un phénomène décrit par Albert Einstein comme «une action effrayante à distance», les particules qui ont interagi à un moment donné peuvent s'emmêler. Cela signifie que mesurer l'état d'une particule vous permet de connaître simultanément l'état de l'autre, quelle que soit la distance entre les particules. Si les qubits d'un ordinateur quantique sont intriqués, ils peuvent tous être mesurés simultanément.
L'ordinateur quantique de Google est constitué de circuits microscopiques de métal supraconducteur qui enchevêtrent 53 qubits dans un état de superposition complexe. Les qubits intriqués génèrent un nombre aléatoire entre zéro et 253, mais en raison de l'interférence quantique, certains nombres aléatoires apparaissent plus que d'autres. Lorsque l'ordinateur mesure ces nombres aléatoires des millions de fois, un modèle découle de leur distribution inégale.
"Pour les ordinateurs classiques, il est beaucoup plus difficile de calculer le résultat de ces opérations, car cela nécessite de calculer la probabilité d'être dans l'un des 253 états possibles, où le 53 provient du nombre de qubits - la mise à l'échelle exponentielle [de états] est la raison pour laquelle les gens s'intéressent d'abord à l'informatique quantique », a déclaré Foxen.
Profitant des propriétés étranges de l'intrication et de la superposition quantiques, le laboratoire de Martinis a produit ce modèle de distribution à l'aide de la puce Sycamore en 200 secondes..
Sur le papier, il est facile de montrer pourquoi un ordinateur quantique pourrait surpasser les ordinateurs traditionnels. Démontrer la tâche dans le monde réel est une autre histoire. Alors que les ordinateurs classiques peuvent empiler des millions de bits de fonctionnement dans leurs processeurs, les ordinateurs quantiques ont du mal à faire évoluer le nombre de qubits avec lesquels ils peuvent fonctionner. Les qubits enchevêtrés se démêlent après de courtes périodes et sont sensibles au bruit et aux erreurs.
Bien que cette réalisation de Google soit certainement un exploit dans le monde de l'informatique quantique, le domaine en est encore à ses balbutiements et les ordinateurs quantiques pratiques restent loin à l'horizon, ont déclaré les chercheurs..
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Publié à l'origine le .