L'article est une supposition sur les propriétés d'un ordinateur quantique, annoncée par Google. La société affirme qu '"un ordinateur quantique était capable d'accomplir ce que les ordinateurs modernes auraient pris des milliers d'années". Le magazine pose la question: l'équipe Google comprend-elle la voiture qu'elle a créée? Et ne va-t-elle pas «optimiser» la personne?
Dans un article récent du Quantum Computing Lab de Google, il est annoncé que la société a atteint la suprématie quantique. Ce n'est que du discours, mais qu'est-ce que tout cela signifie?
En 2012, j'ai inventé le terme de «supériorité quantique» pour désigner le point où les ordinateurs quantiques peuvent faire ce que les ordinateurs classiques ne peuvent pas - et quelle que soit l'utilité des tâches. Avec ce nouveau terme, je voulais souligner dans quelle période historiquement importante nous vivons. C'est un honneur de vivre à l'ère du développement des technologies de l'information basé sur les principes de la physique quantique.
Le terme «supériorité quantique» - et en fait le phénomène lui-même - a suscité de nombreuses controverses. Et pour deux raisons à la fois. Premièrement, le mot «supériorité» sonne mal d'un point de vue politique - il évoque des associations dégoûtantes avec la «supériorité blanche». Deuxièmement, ce terme ne fait qu'exacerber le battage médiatique général autour des technologies quantiques, et il y en a déjà trop. Je prévoyais toujours le second, mais j'ai complètement raté le premier. Quoi qu'il en soit, le terme est resté, et maintenant l'équipe quantique de Google l'a repris avec enthousiasme.
J'ai passé en revue quelques autres options dans ma tête, mais je les ai toutes rejetées, décidant que la «supériorité quantique» reflète la situation de la meilleure façon. J'ai également réfléchi à «l'avantage quantique» - et ce terme est également entré en usage. Mais à mon goût, la "supériorité" semble toujours plus précise et convaincante. Sur la course, ils parlent d'un avantage même lorsqu'un cheval est en avance sur l'autre de moins d'un corps. La vitesse d'un ordinateur quantique pour certaines tâches est plusieurs fois supérieure à celle classique. En théorie, en tout cas.
Un article récent de Google l'illustre clairement. En utilisant un appareil avec 53 qubits (analogues quantiques des bits d'un ordinateur classique), ils ont pu effectuer des calculs quantiques en quelques minutes qui prendraient des milliers d'années pour les supercalculateurs les plus puissants d'aujourd'hui. Si cela est vrai, alors c'est une réalisation exceptionnelle en physique expérimentale et la preuve d'un développement sans précédent dans le matériel quantique. Je félicite sincèrement tous les participants à l'expérience.
Cependant, il y a un hic ici. L'équipe Google admet que le problème que leur machine a résolu avec une vitesse étonnante a été soigneusement choisi pour démontrer la supériorité d'un ordinateur quantique. Il n'y a aucun sens pratique à le résoudre. En bref, l'ordinateur quantique a exécuté une séquence d'instructions choisie au hasard, après quoi tous les qubits ont été mesurés, recevant une chaîne de bits en sortie. Il s'agit d'un calcul quantique d'une très petite structure. Oui, une telle tâche est extrêmement difficile pour un ordinateur classique, mais la réponse n'est pas non plus très significative.
Et pourtant le résultat est exceptionnel. En vérifiant que la sortie de leur ordinateur quantique correspond à la sortie d'un supercalculateur classique (enfin, à moins que l'opération ne prenne des milliers d'années, bien sûr), l'équipe a confirmé qu'elle comprenait son appareil et qu'il fonctionne comme prévu. Maintenant que nous avons compris que le matériel fonctionne, il peut être chargé de tâches plus utiles.
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Pourquoi est-il important de vérifier les performances de l'équipement? Parce qu'il est très difficile de contrôler précisément un ordinateur quantique. En un sens, une simple considération d'un système quantique le viole inévitablement - le célèbre principe d'incertitude de Heisenberg en action. Par conséquent, si nous voulons utiliser un tel système pour stocker et traiter de manière fiable les informations, nous devons le garder presque idéalement isolé du monde extérieur. En même temps, nous avons besoin que les qubits interagissent les uns avec les autres - nous voulons traiter les données. De plus, nous devons contrôler le système de l'extérieur et finalement mesurer les qubits pour connaître le résultat de nos calculs. Il est extrêmement difficile de créer un système quantique qui répond à tous ces critères. Pour atteindre les résultats actuels, il a fallu de nombreuses années de progrès dans le domaine des matériaux,production, développement et contrôle.
La réussite de Google est une étape importante dans le développement des ordinateurs quantiques appliqués. Je pensais que l'ère à venir avait besoin d'un nom distinct - et je suis venu avec le "quantum de niveau intermédiaire bruyant" ou NISQ. Rime avec risque. Le «niveau intermédiaire» correspond à la taille des ordinateurs quantiques qui deviennent de plus en plus abordables. À ce rythme, ils pourront bientôt effectuer des tâches trop lourdes pour les supercalculateurs d'aujourd'hui. «Noisy» met l'accent sur un contrôle imparfait et sur les défaillances et erreurs qui en résultent qui s'accumulent au fil du temps. Nous ne pouvons pas encore effectuer un long calcul - il est peu probable que la bonne réponse brille pour nous.
L'équipe Google a prouvé qu'il était possible de construire une machine quantique suffisamment grande et précise pour résoudre des tâches auparavant impossibles. Considérons cela comme le début d'une nouvelle ère - l'ère des quanta de niveau intermédiaire bruyants ou NISQ.
Que va-t-il se passer ensuite? Bien sûr, Google et d'autres fabricants de matériel s'attendent à trouver des utilisations pratiques pour leurs appareils quantiques. Un ordinateur quantique plus puissant aidera les scientifiques à développer de nouveaux matériaux et composés chimiques ou à améliorer les outils d'apprentissage automatique, mais un ordinateur quantique bruyant avec quelques centaines de qubits ne fera pas grand-chose. Cependant, nous avons quelques idées pratiques pour les ordinateurs NISQ que nous allons essayer. En faisant cela, nous obtiendrons de meilleures méthodes d'optimisation et des simulations physiques plus précises - même si, en vérité, nous ne sommes pas tout à fait sûrs de réussir. Mais il sera quand même intéressant de jouer avec la technologie NISQ pour voir ce qu'elle peut faire. je compteque les ordinateurs quantiques transformeront tôt ou tard notre société - même si c'est une question d'avenir.
Dans un article de 2012 où j'ai inventé le terme «suprématie quantique», je me suis dit: «Qu'est-ce que ça fait de gérer des systèmes quantiques à grande échelle? Juste «très difficile» ou «ridiculement difficile»? Dans le premier cas, après quelques décennies de dur labeur, nous pourrions bien réussir. Si c'est le cas, alors cela prendra plusieurs siècles, et même alors ce n'est pas un fait que cela fonctionnera. " Les progrès récents de l'équipe Google nous amènent à penser que nous traitons le premier cas - simplement "très difficile". Si tel est le cas, une abondance de technologies quantiques apparaîtra dans les décennies à venir.
James O'Brien
