Un ordinateur quantique géré en 36 microsecondes pour faire ce qu'un ordinateur classique mettrait près de 9 000 ans

Les ordinateurs quantiques, encore en expérimentation, sont basés sur des bits quantiques, mais peuvent aussi utiliser des photons, chacune des particules de lumière. Désormais, les scientifiques ont franchi de nouvelles étapes dans ce dernier modèle en réalisant en seulement 36 microsecondes une tâche que les classiques prendraient près de 9 000 ans.

La description de ce processeur photonique quantique, appelé Borealis , est publiée dans la revue Nature et ses responsables assurent qu'il s'agit de la plus grande expérience photonique à avantage quantique -démontrant l'amélioration de ceux-ci par rapport aux systèmes classiques- communiquée à ce jour .

"En moyenne, les meilleurs algorithmes et supercalculateurs disponibles prendraient plus de 9 000 ans" pour faire le travail, soulignent des chercheurs de Xanadu, une entreprise canadienne de technologie quantique, et du National Institute of Standards and Technology des États-Unis dans leur article.

Ce système présente des améliorations par rapport aux dispositifs photoniques déjà démontrés et pourrait représenter une étape importante vers la création d'ordinateurs quantiques, résume l'équipe scientifique de Jonathan Lavoie.

L'un des principaux objectifs des dispositifs quantiques - à la fois ceux basés sur les qubits et les photons - est qu'ils surpassent les systèmes classiques, ordinateurs et supercalculateurs actuellement sur le marché, établissant un avantage ou une suprématie quantique.

Mais à ce jour, seul un petit nombre d'expériences ont rapporté cette réalisation, en particulier dans les modèles basés sur des bits quantiques - avec la controverse incluse, lorsque Google a affirmé en 2019 avoir atteint la suprématie quantique, ce qui a été remis en question par IBM .

Maintenant, ce qui est publié est la démonstration de cet avantage dans un processeur avec des photons et une approche pour le démontrer s'appelle l'échantillonnage de boson, le photon est un exemple de boson, une particule élémentaire.

Cet échantillonnage est un calcul effectué dans un circuit parcouru par les photons, avec une série d'entrées et de sorties et un réseau de miroirs et de lentilles fixes , entre autres instruments d'optique quantique.

En réalité, le calcul consiste à établir, à partir de certains paramètres, combien de photons se retrouvent, du fait des changements qui se produisent à l'intérieur du circuit, dans une voie de sortie donnée et pas dans une autre.

Et c'est que le circuit, comme l'explique le chercheur Carlos Sabín, du Département de Physique Théorique de l'Université Autonome de Madrid, consiste en une série de transformations qui vont être effectuées sur tout ce qui y entre.

Ces transformations peuvent être causées, par exemple, par des séparateurs de faisceau -un instrument qui divise un rayon de lumière en deux-, ce qui fait qu'il y a une certaine probabilité que les photons changent de voie dans le circuit, réalisant leur redistribution dans la sortie.

Cela semble idiot, dit Sabín -qui ne participe pas à cette étude-, mais ce n'est pas le cas ; Il y a des années, il a été démontré que faire ce calcul - savoir combien de photons il y a dans une voie de sortie donnée - rapidement sur des ordinateurs conventionnels n'est pas possible.

Et c'est qu'il existe un seuil de photons au-dessus duquel les ordinateurs classiques ne sont pas capables d'effectuer le calcul dans un temps raisonnable.

"Si les paramètres du circuit sont choisis aléatoirement et parmi un certain nombre de particules et de voies d'entrée et de sortie, le calcul des probabilités par rapport à la sortie est quasiment insoluble pour un ordinateur classique", résume ce chercheur à l'Efe.

Dans l'étude Nature, l'équipe a réalisé le plus grand échantillonnage de bosons à ce jour, avec 216 voies (125 photons en moyenne) et un calcul en un temps record : 0,000036 secondes.

"Bien que ces affirmations soient parfois contestées avec le recul (il peut y avoir de meilleures méthodes de calcul informatique classiques que ne le supposaient les auteurs), ces chiffres vont au-delà des précédentes expériences d'échantillonnage de bosons et des expériences de suprématie quantique avec des supraconducteurs quantiques de Google", explique Sabín.

"Les résultats doivent être cadrés dans la course à la démonstration de la suprématie quantique", résume le physicien, qui souligne que le système pourrait être facilement programmé pour générer certains états "avec lesquels on sait que l'informatique quantique universelle peut être réalisée".

Cela - ajoute-t-il - répondrait à la critique la plus courante de l'échantillonnage boso "avec lequel on sait que le calcul quantique universel peut être effectué": son inutilité pratique au-delà de la démonstration de la suprématie quantique.

(avec des informations de l'EFE)

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