Google n’a plus le monopole de l’avantage quantique. Le 3 décembre, des chercheurs de l’université technologique de Hefei (Chine) ont annoncé avoir réalisé un calcul presque impossible à effectuer sur un supercalculateur conventionnel. D’après une publication dans la revue Nature, leur calculateur quantique, nommé Jiuzhang, aurait réalisé en 200 secondes un calcul qui aurait occupé l'un des supercalculateurs les plus puissants du monde pendant… 2,5 milliards d’années.
Contrairement à Sycamore – le calculateur quantique de Google, qui fonctionne avec des qubits supraconducteurs – Jiuzhang, lui, utilise des photons en guise de bits. Réputée moins mature que celle de l’américain, cette approche dispose cependant d’un avantage de taille : le système ne nécessite pas d’être refroidi à l’extrême pour fonctionner.
Réalisation incontestable
C’est donc à température ambiante que la plateforme s’est attelée à un problème d’échantillonnage de bosons, qui vise à simuler le comportement de ces particules élémentaires, famille dont font partie les photons. Elles empruntent un chemin totalement aléatoire lorsqu’elles heurtent un obstacle et peuvent aussi s’associer temporairement pour suivre une même trajectoire.
Ce caractère imprévisible rend la simulation ardue : à mesure que le nombre de particules croît, la complexité du calcul augmente de manière exponentielle. Théorisé en 2011 au MIT, ce type de problème est quasiment impossible à résoudre sans avoir recours aux technologies quantiques. De quoi assurer aux chercheurs de voir leur réalisation incontestée, contrairement à Google, dont la suprématie quantique reste discutée.
L'américain avait expliqué avoir réalisé en trois minutes et vingt secondes un calcul qui aurait occupé le supercalculateur Summit, deuxième plus puissant du monde, pendant 10 000 ans. Cette affirmation avait été rapidement contestée par des chercheurs d'IBM, expliquant être parvenus à réaliser le même calcul, de manière différente, en seulement deux jours et demi sur un supercalculateur conventionnel.
76 qubits au maximum
Pour réaliser leur expérience, les scientifiques chinois ont mis au point un dispositif optique hautement complexe : une table de trois mètres carrés, équipée de 300 séparateurs de faisceaux et 75 miroirs. Alimentée par des générateurs de photons (qui, eux, doivent être refroidis à environ -270 °C), le système observe la trajectoire et l’état quantique des particules pour prédire leur comportement. Il a été capable de mesurer ponctuellement l’état de 76 photons – 43 en moyenne – soit autant de qubits.
La plateforme présente cependant un défaut : conçue pour résoudre ce problème mathématique précis, elle ne peut être paramétrée numériquement pour effectuer différents calculs. Les chercheurs travaillent donc à une nouvelle version de leur machine, programmable, à l'image du calculateur à photons développé par la société canadienne Xanadu. Qui pourrait par exemple aider à comprendre l’interaction des protéines entre elles.
