De nouvelles approches pour augmenter l’utilité des ordinateurs quantiques
Un article de Natures'interroge sur l'utilité des ordinateurs quantiques, à un moment où la plupart des chercheurs s'accordent pour dire qu'ils n'offrent pas, pour l'instant, de cas d'utilisation différents par rapport aux ordinateurs classiques.
Le potentiel des ordinateurs quantiques est entravé par plusieurs facteurs. Il y a la complexité ahurissante dans l'exécution des qubits, condition essentielle pour obtenir des résultats exceptionnels. Cela implique la gestion des « états de superposition quantique » où a lieu l'interaction des qubits qui permet l'exécution des calculs mathématiques. Si ces interactions ne sont pas assez robustes, elles pourraient être perturbées par une multitude de facteurs, du « bruit quantique », à savoir, les effets des vibrations thermiques, des rayons cosmiques, des interférences électromagnétiques et d'autres sources de bruit. Pour éviter des résultats incohérents, les spécialistes sont donc obligés de consacrer une grande partie des qubits à des routines de correction d'erreurs.
Sont également à noter les difficultés associées à la fabrication de ces ordinateurs. Ils demandent des technologies complexes comme des anneaux supraconducteurs, des pièges optiques et des photons de lumière. Certaines de ces technologies nécessitent un refroidissement proche du zéro absolu. De plus, la puissance de ces ordinateurs ne commence à se révéler que lorsqu'ils accumulent une quantité de bits quantiques encore inatteignable. Apparemment, certains calculs avancés nécessiteraient des millions de qubits – sans mentionner une durée d'exécution très longue –, ce qui est bien plus que les 433 qubits de l'Osprey d'IBM, le plus grand ordinateur quantique au monde.
Il semblerait cependant que malgré ces contraintes, les multiples percées anticipées de cette nouvelle informatique seraient bien plus proches de se matérialiser qu'on ne le croit. Les spécialistes notent que certains ajustements opérationnels et des percées matérielles pourraient réduire grandement la durée d'exécution des algorithmes quantiques. La prémisse semble être que l'avantage quantique potentiel ne se limite pas aux calculs impliquant de vastes réseaux de molécules.
Nature mentionne, par exemple, des calculs réussis dans des expériences à petite échelle chez IBM grâce aux ordinateurs quantiques, et qui sont insolubles pour les ordinateurs classiques. Il s'agit en fait de trouver les énergies des états fondamentaux et excités de petites molécules photoactives, ce qui pourrait améliorer les techniques de lithographie pour la fabrication de semi-conducteurs et révolutionner la conception de médicaments. Dans ce dernier cas, les gains s'expliqueraient par l'application de méthodes novatrices qui réduisent les erreurs dans les ordinateurs quantiques.
Celles-ci incluent l'annulation du « bruit quantique » à l'aide d'algorithmes similaires à ceux des casques antibruit, et le forgeage par intrication, qui identifie les parties du circuit quantique qui peuvent être séparées et simulées sur un ordinateur classique sans perdre d'informations quantiques. Cette dernière technique, qui double effectivement les ressources quantiques disponibles, n'a été inventée que l'année dernière.
Un article de Natures'interroge sur l'utilité des ordinateurs quantiques, à un moment où la plupart des chercheurs s'accordent pour dire qu'ils n'offrent pas, pour l'instant, de cas d'utilisation différents par rapport aux ordinateurs classiques.
Le potentiel des ordinateurs quantiques est entravé par plusieurs facteurs. Il y a la complexité ahurissante dans l'exécution des qubits, condition essentielle pour obtenir des résultats exceptionnels. Cela implique la gestion des « états de superposition quantique » où a lieu l'interaction des qubits qui permet l'exécution des calculs mathématiques. Si ces interactions ne sont pas assez robustes, elles pourraient être perturbées par une multitude de facteurs, du « bruit quantique », à savoir, les effets des vibrations thermiques, des rayons cosmiques, des interférences électromagnétiques et d'autres sources de bruit. Pour éviter des résultats incohérents, les spécialistes sont donc obligés de consacrer une grande partie des qubits à des routines de correction d'erreurs.
Sont également à noter les difficultés associées à la fabrication de ces ordinateurs. Ils demandent des technologies complexes comme des anneaux supraconducteurs, des pièges optiques et des photons de lumière. Certaines de ces technologies nécessitent un refroidissement proche du zéro absolu. De plus, la puissance de ces ordinateurs ne commence à se révéler que lorsqu'ils accumulent une quantité de bits quantiques encore inatteignable. Apparemment, certains calculs avancés nécessiteraient des millions de qubits – sans mentionner une durée d'exécution très longue –, ce qui est bien plus que les 433 qubits de l'Osprey d'IBM, le plus grand ordinateur quantique au monde.
Il semblerait cependant que malgré ces contraintes, les multiples percées anticipées de cette nouvelle informatique seraient bien plus proches de se matérialiser qu'on ne le croit. Les spécialistes notent que certains ajustements opérationnels et des percées matérielles pourraient réduire grandement la durée d'exécution des algorithmes quantiques. La prémisse semble être que l'avantage quantique potentiel ne se limite pas aux calculs impliquant de vastes réseaux de molécules.
Nature mentionne, par exemple, des calculs réussis dans des expériences à petite échelle chez IBM grâce aux ordinateurs quantiques, et qui sont insolubles pour les ordinateurs classiques. Il s'agit en fait de trouver les énergies des états fondamentaux et excités de petites molécules photoactives, ce qui pourrait améliorer les techniques de lithographie pour la fabrication de semi-conducteurs et révolutionner la conception de médicaments. Dans ce dernier cas, les gains s'expliqueraient par l'application de méthodes novatrices qui réduisent les erreurs dans les ordinateurs quantiques.
Celles-ci incluent l'annulation du « bruit quantique » à l'aide d'algorithmes similaires à ceux des casques antibruit, et le forgeage par intrication, qui identifie les parties du circuit quantique qui peuvent être séparées et simulées sur un ordinateur classique sans perdre d'informations quantiques. Cette dernière technique, qui double effectivement les ressources quantiques disponibles, n'a été inventée que l'année dernière.