Attendue comme la prochaine rupture technologique majeure, l'informatique quantique a attiré l'intérêt de nombreux géants américains, parmi lesquels IBM, Google ou encore Microsoft. Ce paradigme entièrement nouveau de l'informatique permettrait d'adresser des problèmes aujourd'hui insolvables. Conception de matériaux renouvelables, de nouveaux médicaments, bouleversement de la cybersécurité... la liste des verrous technologiques que l'informatique quantique pourrait faire sauter est longue.
Mais afin de concrétiser ces belles promesses, les constructeurs doivent d'abord créer un calculateur quantique performant. Justement, Google pourrait avoir marqué un grand coup, avec un article posté brièvement sur un site de la Nasa et repéré par le Financial Times. Dans ce texte rapidement retiré, les chercheurs de l'entreprise américaine expliquent comment ils sont parvenus, avec leur calculateur quantique, à effectuer un calcul irréalisable avec un supercalculateur classique. Ou, autrement dit, ils affirment avoir établi la "suprématie quantique" pour un calcul. Derrière ce terme se trouve un instant très attendu par les chercheurs. Il ouvrirait une nouvelle ère de l'informatique quantique, et prouverait en partie que les espoirs placés dans la technologie sont justifiés.
"Avec ces avancées, l'informatique quantique fait sa transition d'un sujet de recherche à une technologie qui déverrouille de nouvelles capacités de calcul", écrivent même les auteurs.
Problème : la publication a été retirée, et Google refuse de communiquer sur le sujet.
S'imposer comme constructeur des calculateurs quantiques
La course au calculateur quantique se joue pour l'instant dans leur construction. S'il existe déjà des ordinateurs quantiques fonctionnels, ils ne peuvent, pour l'instant, pas effectuer des calculs irréalisables avec des supercalculateurs classiques. Pourquoi ? Les différents constructeurs ne parviennent pas à stabiliser suffisamment longtemps l'état quantique nécessaire pour terminer les calculs souhaités. En conséquence, ils ne résolvent que des problèmes que l'on sait déjà résoudre.
Comme nous l'explique Joseph Emerson, professeur à l'université de Waterloo (Canada) et fondateur de Quantum Benchmark, les constructeurs de calculateurs quantiques n'ont pour l'instant pas trouvé l'équivalent du transistor, la technologie qui a permis le passage à l'échelle de l'informatique traditionnelle. A l'heure actuelle, chaque constructeur espère donc prouver que sa méthode d'ingénierie est la meilleure. Non seulement l'ordinateur doit fonctionner, mais il doit aussi pouvoir passer à l'échelle, c'est-à-dire gagner en puissance de calcul avec le cumul de processeurs, comme pour l'informatique classique.
Parmi la dizaine d'acteurs engagés dans la bataille, les géants Google et IBM travaillent en parallèle sur la même méthode et partagent les gros titres avec leurs avancées. Mais d'autres, comme Microsoft ou les chercheurs français du Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) ont misé sur des techniques d'ingénierie différentes. Pour l'instant, rien ne permet d'affirmer avec certitude qu'une voie l'emportera sur l'autre. Le marché est donc encore loin d'être joué.
La suprématie quantique, stade tant attendu
En présentant un exemple concret de "suprématie quantique", Google marquerait un grand coup dans cette course entre constructeurs. Ce terme, "suprématie quantique", définit le moment où les calculateurs classiques ne peuvent plus réaliser les calculs des ordinateurs quantiques. La suprématie quantique prouve qu'il existe bien un intérêt à construire ces calculateurs très onéreux.
"A notre connaissance, cette expérience marque le premier calcul qui ne peut être réalisé que sur un processeur quantique", écrivent les auteurs du papier, signé "Google AI Quantum & collaborateurs".
Dans leur expérience, l'ordinateur parvient a terminer un calcul pour prouver qu'un générateur de nombre aléatoire est vraiment aléatoire. Comme le relève le Financial Times, cette démonstration n'a à première vue que peu d'intérêt concret. Mais les chercheurs de Google expliquent qu'elle pourrait être utilisée en apprentissage machine, en science des matériaux ou encore en chimie.
Surtout, les auteurs ne s'arrêtent pas là. S'ils concèdent le domaine restreint de leur expérience, ils la qualifient cependant "d'étape cruciale vers l'informatique quantique à l'échelle", et n'hésitent à affirmer l'entrée dans une nouvelle ère :
"Les processeurs quantiques ont atteint le régime de la suprématie quantique. Nous nous attendons à ce qu'ils gagnent en puissance de calcul à un rythme exponentiel double", indiquent-ils dans leur conclusion.
Les chercheurs comparent le potentiel rythme d'évolution de leur technologie à celui qu'a suivi l'informatique classique, avec une croissance très rapide des capacité de calcul. Il affirment ainsi avoir conçu le matériel qui fera tourner les calculateurs quantiques de demain. Et donc, d'avoir gagné la course des constructeurs.
Des avancées publiées trop tôt ?
Mais il reste un -gros- problème : le papier et son annexe ont été rapidement retirés du site de NASA. Ils ont depuis été récupérés grâce aux caches et postés par plusieurs personnes dont le consultant expert du sujet Olivier Ezratty. Sur le PDF, on voit que la première page du document est signée par Eleanor Rieffel, chercheuse principale du centre de recherche Ames de la NASA, et mathématicienne spécialisée en informatique quantique, et aussi qu'il est daté de Août 2019. La NASA et Google travaillent depuis novembre 2018 ensemble, mais la date laisse entendre que l'envoi de l'article était involontaire. Ce retrait a amorti l'effet d'annonce qu'aurait pu avoir la publication, puisque le groupe américain a refusé toute communication sur le sujet. En conséquence, on n'en connaît pas les raisons. Mais si Google confirmait son contenu, il marquerait un grand coup.
"Dès que nous aurons passé la suprématie quantique, nous entrerons dans une période très intéressante, avec des perspectives de recherches excitantes", s'enthousiasmait Joseph Emerson, en juillet. Il annonçait alors que ce cap serait passé "sous six mois".