Google rapproche la civilisation de l'informatique quantique, un développement qui changera l'informatique et très probablement le monde. Un ordinateur quantique développé par Google, appelé Sycamore, a résolu en quelques secondes un problème qui prendrait 10 000 ans à un supercalculateur "normal".
L'ère de l'informatique quantique est-elle arrivée ? Google a-t-il atteint la "suprématie quantique ?" Et que signifie l'informatique quantique pour vous ?
L'informatique quantique modifie fondamentalement la façon dont les ordinateurs traitent les données, en utilisant la physique quantique.
Un processeur classique à base de semi-conducteurs (comme celui de votre ordinateur portable ou de votre smartphone) utilise des "bits" d'informations. Les bits existent sous la forme d'un 1 ou d'un 0, un peu comme un interrupteur activé ou désactivé. Les bits peuvent seulement existent en tant que 1 ou 0 sur le matériel traditionnel.
Les ordinateurs quantiques utilisent des bits quantiques, appelés « qubits ». Un qubit peut exister en tant que 1 et 0 simultanément. La capacité d'un qubit à maintenir son état en tant que 1 et 0 est un principe central de l'informatique quantique et est connu sous le nom de superposition.
La superposition permet d'effectuer plusieurs calculs en même temps. Mais pour ce faire, les qubits doivent être synchronisés à l'aide d'un effet quantique appelé intrication.
Vous n'êtes toujours pas sûr ? Voici l'informatique quantique expliquée en 60 secondes.
Bien que cela ressemble au nom d'un film de James Bond bourré d'action, la suprématie quantique est bien plus révolutionnaire. La suprématie quantique est le nom donné au moment où un ordinateur quantique effectue un calcul plus rapidement qu'un ordinateur classique.
Google affirme que son processeur quantique Sycamore a atteint la suprématie quantique pour la première fois. L'équipe de chercheurs, dirigée par John Martinis, physicien expérimental à l'Université de Californie, a confié au processeur quantique une tâche d'échantillonnage aléatoire. La tâche d'échantillonnage produit un ensemble de nombres avec une distribution véritablement aléatoire.
"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. "Mais étant donné que nous sommes actuellement 1,5 billion de fois plus rapides, nous nous sentons à l'aise de revendiquer cet exploit."
Le document détaillant les expériences de suprématie quantique a été divulgué sur le site Web de la NASA. Bien qu'il ait été mis hors ligne rapidement, il a attiré l'attention de beaucoup de gens en raison de ses affirmations audacieuses. L'article a depuis été officiellement publié dans la revue scientifique Nature.
Cependant, IBM n'est pas convaincu.
Quelques jours avant la publication officielle de l'article sur la suprématie quantique de Google, IBM a publié un article affirmant que les mêmes gains de performances peuvent également fonctionner sur du matériel classique, avec le temps d'apporter des extensions à un supercalculateur. Ainsi, alors que Google soutient qu'il a atteint la suprématie quantique, IBM soutient que ce n'est pas le cas, car si, avec le temps, il pouvait théoriquement étendre son supercalculateur Summit aux laboratoires nationaux d'Oak Ridge pour accomplir la même tâche en "environ deux jours et demi ."
Les affirmations d'IBM ne sont pas sans fondement, bien qu'elles ne soient pas reprises dans l'ensemble de la communauté scientifique et informatique.
"Le document de Google fait état d'une avancée substantielle. Nous voyons une fabrication merveilleuse, des diagnostics merveilleux, un réel soin apporté à tous les détails qui en font une avancée", a déclaré Sir Peter Knight, président de l'Institut de physique et membre du conseil d'administration du Quantum Technology Strategic Conseil consultatif.
"Néanmoins, il y a un certain nombre d'hypothèses dans l'article. Comme Google, IBM a également examiné très attentivement la manière dont les simulations classiques de calcul intensif pourraient être effectuées différemment pour vérifier l'idée de" suprématie informatique ". Jusqu'à ce que la communauté quantique ait eu une chance de tester sur route les données de l'expérience à l'aide de la puce Sycamore, dans quelle mesure Google y est parvenu, reste une question ouverte. Mais la science progresse en remettant en question les hypothèses et je m'attendrais à en voir plus."
Jusqu'à ce qu'IBM puisse fournir la preuve que le supercalculateur Summit peut effectuer le même test dans un délai raisonnable, Google a atteint la suprématie quantique.
À court terme, la suprématie quantique et l'informatique quantique signifient peu pour les utilisateurs réguliers d'ordinateurs. L'informatique quantique est un processus itératif. Le développement de Google est une avancée passionnante et intrigante. Mais, tout comme l'informatique moderne a pris du temps, l'informatique quantique le sera aussi.
La deuxième chose à considérer est qu'un ordinateur quantique nécessite une quantité phénoménale de refroidissement. Un ordinateur quantique nécessite de l'azote liquide pour fonctionner. Il n'y a aucun moyen de reproduire la quantité de refroidissement nécessaire pour amener l'informatique quantique sur un smartphone ou un ordinateur portable. La technologie n'existe pas.
Concernant le premier point, il s'agit d'un objectif à long terme. Les premiers ordinateurs avaient la taille d'une pièce entière et nécessitaient toute une équipe de scientifiques pour fonctionner et programmer. L'informatique quantique en est au même stade.
D'autres doutent que l'informatique quantique remplacera jamais l'informatique classique basée sur les semi-conducteurs. La loi de Moore stipule que le nombre de transistors dans un processeur doublera tous les deux ans, augmentant ainsi la puissance de calcul. (Cela n'impose pas que la puissance de traitement augmente, ce qui est une idée fausse de la loi.)
La prédiction s'est avérée correcte sur quatre décennies, bien que Gordon Moore lui-même pense que les progrès atteindront la saturation "dans la prochaine décennie environ".
Même avec le ralentissement éventuel et probable des processeurs à base de semi-conducteurs, la puissance de traitement continuera d'augmenter. Brian Krzanich, l'ancien PDG d'Intel, a confirmé que la mise à l'échelle du processeur d'Intel est "plus proche de deux ans et demi que de deux", mais que la société continuerait à poursuivre les progrès de la puissance du processeur.
L'informatique quantique n'est qu'une alternative au traitement classique des semi-conducteurs lorsque la loi de Moore prend fin.
La loi de Neven dicte la vitesse à laquelle les processeurs quantiques s'améliorent et porte le nom de Hartmut Neven, directeur du laboratoire d'intelligence artificielle quantique de Google.
La loi de Neven stipule que la puissance de traitement quantique augmentera avec un taux exponentiel double --- c'est incroyablement rapide. Par exemple, la puissance de traitement augmente d'un facteur de 2 ^ 2 ^ 1 (4), puis 2 ^ 2 ^ 2 (16), puis 2 ^ 2 ^ 3 (256), puis 2 ^ 2 ^ 4 (65 536) et bientôt. En utilisant ce format, vous pouvez voir comment le taux de traitement augmentera rapidement et massivement.
Le développement de la suprématie quantique de Google est révolutionnaire. Malgré les efforts d'IBM pour saper le développement quantique, Google fait avancer l'informatique quantique. Si les scientifiques peuvent critiquer les affirmations de Google, alors le processus et le développement en deviendront plus solides.
L'informatique quantique est un domaine de l'informatique et de la science difficile à traiter pour beaucoup. Les idées sont à la fois abstraites et énormes, les résultats difficiles à traiter et l'impact inconnu.
Cela dit, certains domaines sur lesquels l'informatique quantique aura un impact sont bien compris. Les ordinateurs quantiques pourraient sonner le glas de la cryptographie telle que nous la connaissons. Et c'est un impact qui touche tout le monde.
Crédit image :Erik Lucero/Google Quantum Supremacy
