Une étape de plus franchie pour Google. En septembre 2019, l'entreprise avait braqué les projecteurs sur la course à la construction de l'ordinateur quantique universel, une machine capable de réaliser des calculs hors de portée des ordinateurs traditionnels, et de potentiellement révolutionner la médecine, la science des matériaux ou encore la cybersécurité. A l'époque, le géant de la tech affirmait avoir réalisé le premier calcul qui prouvait la suprématie quantique, c'est-à-dire un calcul infaisable dans un temps raisonnable avec l'informatique traditionnelle. S'en était suivi de longs débats sur la véracité de l'exploit, menés par son concurrent IBM, mais Google maintenait sa posture et affirmait avoir validé la première des six étapes de sa feuille de route.
Trois ans plus tard, les ordinateurs quantiques restent encore rudimentaires, et plusieurs équipes de chercheurs testent différentes méthodes d'ingénierie, dans l'espoir d'avoir celle qui permettra de créer un ordinateur quantique de grande échelle. Dans ce paysage, Google a réalisé une nouvelle avancée, la deuxième étape de son plan, présentée dans un article publié sur Nature : le constructeur a validé -partiellement- une méthode pour réduire les erreurs dans les calculs de l'ordinateur quantique. Ses effets sont presque négligeables sur les machines actuelles, mais elle pourrait faire la différence sur les machines de demain, plus puissantes.
Moins d'erreurs pour le futur ordinateur quantique de Google ?
L'avancée de Google adresse un des très nombreux freins au développement de l'ordinateur quantique : leur taux d'erreur, extrêmement élevé, qui corrompt les résultats des calculs et les rend inutiles. Ces erreurs sont liées à des dysfonctionnements incontournables au niveau du matériel de la machine, qu'il faut donc compenser. Dans l'informatique traditionnelle, les puces copient une partie de l'information pour faire des calculs redondants, destinés à relever les incohérences dans le calcul principal et à les résoudre. Mais cette méthode ne peut pas s'appliquer aux ordinateurs quantiques, de part la nature même des « qubits », le phénomène physique qui lui permet de faire les calculs, car il empêche de faire une copie de l'information.
Résumée grossièrement, la méthode de correction d'erreurs employée par Google (mais aussi explorée par d'autres) consiste à faire des calculs sur des qubit dits « logiques », composés de plusieurs qubits physiques. La machine va utiliser une partie des qubits pour faire le calcul, et une autre partie pour chasser les erreurs à l'échelle du qubit logique. L'idée : détecter les erreurs et faire le plus de corrections possibles avant de perdre l'état quantique. Pour l'instant, le constructeur a fait des tests avec des qubits logiques composés de 17 et de 49 qubits. Résultat : le qubit logique le plus gros a permis de réduire le taux d'erreur du calcul de 4% par rapport au premier, ce qui laisse donc entendre que cette méthode fonctionnerait encore mieux à grande échelle, sans avoir aujourd'hui les moyens de le prouver. Et pour cause, la plupart des machines actuelles ne dépassent qu'à peine les 50 qubits.
« Le taux d'erreur a baissé un petit peu, nous avons besoin qu'il baisse beaucoup », tempère lui-même Hartmut Neven, le chef de la division de Google en charge de l'informatique quantique. L'entreprise a appris de sa première sortie controversée en 2019. Les chercheurs précisent cette fois qu'il faut prendre des précautions quant à leur dernière annonce, et ils préviennent qu'il existe une faible chance que leur nouvelle technique ne fonctionne pas à grande échelle. Quoi qu'il en soit, pour atteindre ses objectifs de long terme, Google devra à la fois embarquer plus de qubits par qubits logiques, mais aussi maintenir plus longtemps leur état quantique, ce qui signifie de faire à la fois des avancées au niveau des composants du système et au niveau du logiciel.
Prochaine étape : le qubit parfait
Reste que pour Google, cette démonstration valide la deuxième étape de son plan, après celle de la suprématie quantique en 2019. Ces avancées, bien que petites et discutées dans le détail, permettent à chaque fois de confirmer un peu plus l'existence potentielle d'un ordinateur quantique universel utile, qui reste encore de l'ordre théorique. Les ordinateurs quantiques d'aujourd'hui, largement perfectibles, ne permettent pas de réaliser des calculs qui seraient irréalisables avec l'informatique traditionnelle, même s'ils se montrent déjà légèrement plus efficaces pour certaines tâches. Tout reste donc à prouver.
Prochaine étape pour Google, la troisième : améliorer son système jusqu'à créer un qubit logique dépourvu d'erreur, qui serait composé de 1.000 qubits physiques imparfaits. Pour l'instant, la machine de Google la plus puissante, baptisée Sycamore et présentée en 2019, ne compte que 53 qubits et utilise la supraconduction pour les générer. Harmut Neven n'exclut pas de changer de méthode d'ingénierie si une autre permet de construire plus rapidement un ordinateur quantique utile.
La feuille de route de Google l'emmène jusqu'à 2029, date à laquelle il espère avoir réalisé la sixième et dernière étape : créer une machine composée d'un million de qubits physiques, encodés en 1.000 qubits logiques. « A ce stade, nous pourrons promettre avec assurance une valeur commerciale », a de nouveau affirmé Harmut Neven.
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