IBM affirme avoir créé une nouvelle puce quantique si "puissante" qu'elle ne peut être simulée par les superordinateurs classiques,

Et la Chine conteste à nouveau la suprématie quantique de Google

Le 15 novembre 2021 à 18:19, par Bill Fassinou

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Big Blue revendique une percée dans l'informatique quantique. Dimanche, le PDG Arvind Krishna a déclaré en exclusivité à "Axios on HBO" que l'entreprise a créé un processeur quantique capable de traiter des informations si complexes que le travail ne peut être effectué ou simulé sur un ordinateur traditionnel. Baptisé Eagle, le nouveau processeur quantique peut gérer 127 qubits, et IBM affirme avoir fait un grand pas vers l'informatique quantique pratique. Il a ajouté qu'il a franchi une étape qui permet à l'informatique quantique de dépasser la puissance d'un ordinateur traditionnel.

IBM dévoile un nouveau processeur quantique avec 127 qubits

L'informatique quantique est une technologie émergente qui exploite les lois de la mécanique quantique pour résoudre des problèmes jugés trop complexes pour les ordinateurs classiques. L'informatique quantique pourrait aider à résoudre des problèmes qui sont trop difficiles à résoudre, même pour les superordinateurs les plus puissants d'aujourd'hui, par exemple pour trouver comment fabriquer de meilleures batteries ou séquestrer les émissions de carbone. Des progrès remarquables ont été faits ces dernières années et dimanche, IBM, un des grands noms du domaine, a dévoilé Eagle, un processeur quantique de 127 qubits.

IBM affirme qu'il s'agit du premier processeur de ce type qui ne peut pas être simulé par un superordinateur classique. Pour comprendre ce que cela signifie, la société affirme que pour simuler Eagle, il faudrait plus de bits classiques qu'il n'y a d'atomes dans chaque être humain de la planète (il y a environ 7 x 10²⁷ atomes dans le corps humain moyen). « Il est impossible de le simuler sur autre chose. Il est impossible de faire le travail que cet ordinateur peut faire sur une machine traditionnelle. Il faudrait un ordinateur classique plus grand que cette planète pour être capable de faire cela », a déclaré Krishna à "Axios on HBO".

IBM attribue cette percée à une nouvelle conception qui place les composants de contrôle du processeur sur plusieurs niveaux physiques, tandis que les qubits sont situés sur une seule couche. Selon la société, cette conception permet une augmentation significative de la puissance de calcul. Un aspect d'Eagle dont la société ne parle pas pour l'instant est le volume quantique. Il s'agit d'une métrique créée par IBM qui tente de mesurer les performances d'un ordinateur quantique en adoptant une vision globale de ses différentes parties. Elle tient compte non seulement des qubits, mais aussi de la façon dont ils interagissent entre eux.

Plus le volume quantique est élevé, plus un ordinateur quantique est capable de résoudre des problèmes difficiles. « Notre premier processeur Eagle de 127 qubits est disponible en tant que système exploratoire sur l'IBM Cloud pour des membres sélectionnés de l'IBM Quantum Network », a déclaré Jerry Chow, le directeur de l'unité de développement de systèmes matériels quantiques d'IBM. « Les systèmes exploratoires sont un accès précoce à nos dernières technologies et nous ne garantissons donc pas le temps de fonctionnement ou un niveau particulier de performances répétables, mesurées par le volume quantique », a-t-il ajouté.

IBM estime que son processeur est plus puissant que ce qui existe déjà, mais selon les experts, sans connaître le volume quantique du processeur Eagle, il est difficile de dire exactement comment il se compare à ce qui existe déjà. En octobre dernier, Honeywell a affirmé que son System Model H1 avait un volume quantique de 128 avec seulement 10 qubits connectés. À titre de référence, plus tôt dans l'année, IBM avait annoncé un système de 27 qubits avec un volume quantique de 64, qui était alors le plus élevé du secteur. Il est clair que le nouveau processeur de la société est puissant, mais les qubits ne racontent pas toute l'histoire ici.

Le PDG d'IBM s'est montré optimiste quant à la possibilité pour l'informatique quantique d'occuper une place importante dans le monde de l'informatique d'ici quelques années, tandis que d'autres pensent que cela pourrait prendre une décennie pour s'imposer. Dans tous les cas, l'arrivée de l'informatique quantique pose toutefois un problème unique. En effet, une grande partie de la cryptographie moderne repose sur la dissimulation de données d'une manière qui prendrait trop de temps aux ordinateurs classiques pour les déchiffrer. Mais les ordinateurs quantiques seront en mesure de briser de nombreux systèmes de chiffrement actuels.

En outre, ce qui est également remarquable avec Eagle, c'est qu'IBM ne revendique pas la suprématie quantique. Selon l'entreprise, il s'agit d'une étape vers ce jalon, mais le processeur n'est pas encore au point où il peut résoudre des problèmes que les ordinateurs classiques ne peuvent pas résoudre. En 2019, Google a suscité la controverse en affirmant (brièvement) avoir réalisé l'exploit avec son système Sycamore. À l'époque, IBM a qualifié les affirmations de l'entreprise d'"indéfendables" en se basant sur le fait que Google a construit l'ordinateur pour résoudre une équation spécifique.

La Chine s'oppose à nouveau à la suprématie quantique de Google

Une équipe de recherche de l'Académie chinoise des sciences remet en question la prétention de Google à la "suprématie quantique", déclarant avoir mis au point un algorithme permettant d'effectuer une tâche "que l'on pensait impossible pour les ordinateurs classiques". La suprématie dite quantique est une étape importante du développement : des machines quantiques capables d'effectuer un calcul hors de portée des superordinateurs classiques les plus puissants. L'équipe chinoise a déclaré que son ordinateur classique non quantique avait effectué la tâche d'échantillonnage "en 15 heures environ".

La machine aurait réussi cet exploit avec une fidélité (précision) estimée supérieure à celle de Sycamore, l'ordinateur quantique de Google, qui a mis 200 secondes pour effectuer la même tâche en 2019. Dans un article qui sera soumis à une revue scientifique pour examen par les pairs, l'équipe a déclaré que les 1 million d'échantillons non corrélés générés à l'aide de leur méthode avaient une fidélité de 0,0037, contre 0,002 pour Sycamore. « Nous proposons une nouvelle méthode pour résoudre classiquement ce problème en contractant le réseau tensoriel correspondant une seule fois », a déclaré l'équipe de recherche chinoise.

« Notre méthode est massivement plus efficace que les méthodes existantes pour obtenir un grand nombre d'échantillons non corrélés avec une fidélité cible », ont ajouté les chercheurs. Pour rappel, en octobre 2019, Google a déclaré que son processeur Sycamore était le premier à atteindre la suprématie quantique en accomplissant en trois minutes et 20 secondes, une tâche qui aurait pris 10 000 ans au meilleur superordinateur classique, le Summit d'IBM. Cette affirmation - et notamment la manière dont les scientifiques de Google sont parvenus à la conclusion des "10 000 ans" - a été remise en question par certains chercheurs.

À Pékin, l'équipe de l'Académie chinoise des sciences a fait valoir que le temps de calcul estimé par Google repose sur un algorithme classique spécifique plutôt que sur une limite théorique qui s'applique à tous les algorithmes possibles. « Donc, en principe, il pourrait exister des algorithmes beaucoup plus performants que l'algorithme utilisé par Google. Nous fournissons un tel algorithme basé sur la méthode du réseau tensoriel », a déclaré l'équipe, rejetant ainsi la revendication de Google. Les chercheurs chinois se basent également sur les contraintes actuellement de l'informatique quantique pour contester l'affirmation de Google.

En fait, contrairement à l'informatique classique, l'informatique quantique est sujette à des erreurs, car le comportement subatomique peut être affecté par des facteurs environnementaux. « Notre nouvel algorithme et l'utilisation de ressources de calcul classique avancées, dont plus de 500 GPU, expliquent pourquoi notre dispositif est comparable à l'ordinateur quantique de Google sur ce problème d'échantillonnage aléatoire de circuits quantiques », a expliqué Zhang Pan, professeur à l'Académie chinoise des sciences et chef de l'équipe de recherche.

« Pour accélérer davantage une tâche et augmenter la fidélité, un algorithme encore meilleur pourrait être développé et appliqué sur des équipements de plus grande échelle et de plus haut niveau de performance, comme un superordinateur classique », a-t-il ajouté. La simulation du calcul quantique sur des ordinateurs traditionnels est importante pour le développement de la technologie. Elle permet aux chercheurs de tester et de vérifier des expériences avant de les exécuter sur une machine quantique. En outre, elle peut contribuer à la compréhension des caractéristiques qui alimentent cette machine et de la frontière entre les systèmes quantiques et classiques.

L'informatique quantique n'en est encore qu'à ses débuts, mais elle promet de porter la puissance de calcul à un niveau supérieur en manipulant des particules subatomiques. Les scientifiques espèrent qu'elle permettra de réaliser des percées dans des domaines tels que la science des matériaux et la mise au point de nouveaux médicaments. La Chine a fait de la technologie quantique une priorité absolue - elle a été citée avec six autres domaines scientifiques et technologiques clés dans le plan de développement quinquennal du pays - notamment pour des applications telles que l'informatique, les réseaux de communication ultra-sécurisés et les mesures de précision.

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