Contenu

• A quoi servent les ordinateurs quantiques
• Que signifie la suprématie quantique pour la sécurité?
• Questions sur les revendications de suprématie quantique de Google

La semaine dernière, des chercheurs de Google ont affirmé avoir atteint la "suprématie quantique", selon un article paru dans le Financial Times. Le document de Google a été brièvement publié sur un site Web de la NASA avant d’être supprimé. Les chercheurs affirment avoir surperformé le supercalculateur classique le plus puissant d’aujourd’hui, appelé Summit, avec leur propre ordinateur quantique.

C'est ce que l'on appelle la suprématie quantique - en d'autres termes, lorsqu'un ordinateur quantique s'avère plus rapide pour une tâche donnée qu'un ordinateur classique. Selon le journal, le système Sycamore de 53 bits de Google est capable de réaliser ce calcul spécifique en trois minutes et 20 secondes. Il faudrait environ 10 000 ans au supercalculateur Summit pour remplir la même fonction.

L’atteinte de la suprématie quantique était initialement prévue pour la fin de 2017. Toutefois, l’ordinateur Bristlecone de 72 bits de Google (illustré ci-dessus) s’avère trop difficile à contrôler avec une précision suffisante. Au lieu de cela, la percée vient du plus petit système Sycamore de 53 bits.

A quoi servent les ordinateurs quantiques

Contrairement aux ordinateurs traditionnels qui fonctionnent avec des bits de 1 ou 0, les ordinateurs quantiques utilisent des «qubits» pour stocker les valeurs. Un qubit, ou bit quantique, est un système de mécanique quantique à deux états. Il a la propriété mystérieuse de pouvoir tenir une superposition de 1 et 0 états à la fois. Cependant, cet état s'effondre lors de la mesure.

Les ordinateurs Quantum sont construits avec des portes matérielles similaires à celles des ordinateurs classiques, les équivalents de portes NOT et ET étant utilisés pour les fonctions mathématiques. Cependant, les sorties quantiques sont intrinsèquement probabilistes, ce qui signifie qu’elles doivent être vérifiées pour en vérifier l’exactitude et corriger les erreurs. Vous ne pouvez pas non plus jeter un œil à un calcul quantique en cours de route sans ruiner la sortie, en raison de la superposition.

La superposition et la probabilité sont les clés qui rendent les ordinateurs quantiques utiles pour certaines tâches mathématiques. L'augmentation du nombre de qubits permet de calculer des millions de possibilités presque instantanément. Les utilisations incluent la factorisation de nombres énormes, le calcul de transformées de Fourier et la résolution d'équations linéaires. Les ordinateurs quantiques, par nature, sont très spécialisés. En fait, ils ne sont pas bons pour la plupart des calculs de base effectués quotidiennement par nos ordinateurs de poche.

Que signifie la suprématie quantique pour la sécurité?

Aussi étrange que le son des ordinateurs quantiques, ils ont des applications très intéressantes dans certains domaines de l'informatique - en particulier ceux qui impliquent des opérations mathématiques complexes répétées telles que la météorologie, la modélisation chimie et physique, et la cryptographie.

Ce dernier effraie souvent les gens. Les ordinateurs quantiques peuvent parcourir autant de permutations mathématiques à la fois et, en théorie, prendre une fraction du temps nécessaire aux ordinateurs actuels pour dépasser les normes de cryptage communes. Juste des jours ou des heures plutôt que plusieurs vies. De nouveaux protocoles cryptographiques seront peut-être un jour nécessaires pour les informations très sensibles afin d’empêcher les ordinateurs quantiques de se fissurer.

Les normes de chiffrement devront être améliorées à la suite des ordinateurs quantiques commerciaux.

De même, des algorithmes similaires sont utilisés sur le marché actuel des crypto-devises pour sécuriser les portefeuilles et vérifier la légitimité des transactions. Rien n’indique que même l’ordinateur de Google est tout à fait en mesure de déchiffrer ces types de chiffrement. Cependant, la menace d'une croissance exponentielle de la puissance de calcul quantique en fait une possibilité distincte dans les prochaines années.

Heureusement, les ordinateurs quantiques sont encore loin d'être commercialement viables. Ils en sont encore au stade du développement et sont beaucoup plus susceptibles d’être utilisés à des fins de recherche que de casser des mots de passe publics. Quoi qu'il en soit, les normes de chiffrement devront être améliorées pour dissuader et prévenir la viabilité des fissures dans un avenir proche.

Questions sur les revendications de suprématie quantique de Google

Alors que Google considère la suprématie quantique comme une avancée majeure, certains de ses rivaux sont moins convaincus des avantages de cette réalisation. Le terme «suprématie quantique» suggère que les ordinateurs quantiques sont maintenant plus puissants et utiles que les ordinateurs classiques, mais il s'agit certainement d'une revendication litigieuse.

Dario Gil, responsable de la recherche chez IBM (un rival majeur dans le domaine de l'informatique quantique), a qualifié les affirmations de Google de "totalement fausses". Gil note que la recherche est simplement "une expérience de laboratoire conçue pour - et presque certainement exclusivement - mettre en œuvre une une procédure d’échantillonnage quantique très spécifique, sans application pratique. »En d’autres termes, les recherches de Google portent sur un type d’informatique très étroit qui révèle peu les capacités plus étendues de l’ordinateur.

Suprématie quantique - lorsqu'un ordinateur quantique surpasse un ordinateur classique pour une tâche donnée.

Chad Rigetti, ancien dirigeant d’IBM, a toutefois qualifié cette annonce de «grand moment pour l’homme et pour la science». Daniel Lidar, professeur d’ingénierie à l’Université de Californie du Sud, a souligné l’ampleur de la percée de Google. La société a réduit les interférences de qubit (appelées «diaphonie»), ce qui a considérablement réduit le taux d’erreur de l’ordinateur par rapport à son concurrent.

L'implication est que Google sera désormais en mesure de redimensionner la taille de ses ordinateurs quantiques grâce à des résultats d'erreur plus faibles. Plus de qubits avec une faible erreur augmenteront de manière exponentielle la puissance de traitement des ordinateurs quantiques, ce qui les rendra beaucoup plus viables pour la résolution de problèmes complexes. Cependant, il reste encore beaucoup à faire sur la programmabilité.

En fin de compte, les ordinateurs quantiques ne sont utiles que pour un ensemble limité de tâches. Ils sont coûteux à construire, à exécuter et à programmer. Cette complexité signifie qu’ils ne seront probablement jamais utilisés avec parcimonie pour des tâches très spécifiques. Cela ne diminue en rien le jalon de la suprématie quantique de Google et le fait que l’informatique quantique semble de plus en plus viable chaque année.