La course à l’exploitation de l’informatique quantique vient de connaître une accélération majeure. Google a récemment annoncé une avancée significative grâce à sa puce quantique Willow et à une nouvelle méthode appelée algorithme Quantum Echoes. Cette réalisation rapproche le domaine de ce que les chercheurs appellent « l’avantage quantique pratique ». C’est dans ce dernier cas que les ordinateurs quantiques peuvent résoudre des problèmes concrets significatifs qui sont tout simplement impossibles à résoudre dans un laps de temps raisonnable pour les meilleurs supercalculateurs classiques.
L'expérience de Google impliquait une simulation physique complexe. Il a mesuré un phénomène quantique subtil connu sous le nom de corrélateur d’ordre hors du temps du second ordre (OTOC). Selon Google, son appareil quantique a effectué le calcul plus de 13 000 fois plus rapidement que le supercalculateur Frontier. Frontier est actuellement classée comme la machine classique la plus puissante au monde. Pour mettre cela en perspective, la tâche a pris un peu plus de deux heures à la puce quantique, alors que le supercalculateur aurait nécessité environ 3,2 années de fonctionnement continu.
Échos quantiques : Google présente une application quantique réelle
La clé de cette vitesse est l’algorithme Quantum Echoes lui-même. La technique fonctionne en exploitant les propriétés uniques des qubits – l’équivalent quantique des bits binaires – qui peuvent exister dans plusieurs états à la fois.
Le processus est conceptuellement simple. L’équipe envoie un signal spécifique dans le système quantique (la puce Willow), introduit une petite perturbation, puis exécute toute l’évolution du signal à rebours dans le temps. Alors que l’évolution s’inverse, les ondes quantiques créent un moment d’« interférence constructive ». Cela amplifie « l’écho » résultant, rendant la mesure finale incroyablement sensible. Le résultat révèle comment les informations se propagent et interagissent dans le système quantique.
Cette approche est puissante car le résultat est vérifiable. Contrairement à certaines démonstrations précédentes de vitesse quantique, les résultats de l’algorithme Quantum Echoes peuvent être répétés sur d’autres ordinateurs quantiques comparables et, plus important encore, peuvent être recoupés avec des expériences physiques réelles.
Une règle moléculaire pour la science
Pour démontrer l'utilité concrète de cette méthode, Google s'est associé à des chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley. Ils ont appliqué l’algorithme Quantum Echoes pour étudier la structure de deux molécules différentes.
Ils ont comparé les résultats quantiques avec ceux de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN). La RMN est une méthode actuellement utilisée en chimie (et dans la science derrière la technologie IRM). Les données des deux systèmes s'alignaient parfaitement. Surtout, la technique Quantum Echoes a réussi à extraire des informations structurelles que les méthodes RMN standard ne peuvent généralement pas révéler, agissant efficacement comme une « règle moléculaire » avec une précision sans précédent.
Les ordinateurs quantiques à grande échelle capables de révolutionner complètement la médecine et la science des matériaux nécessitent encore un matériel doté de millions de qubits hautement stables. Cependant, Google estime que cette avancée algorithmique constitue un progrès encore plus important. La société reste optimiste et prévoit que les premières applications quantiques réelles pourraient arriver dans les cinq prochaines années. Cette recherche laisse présager un avenir dans lequel les machines quantiques seront également utiles à la découverte scientifique, et pas seulement à des tests de vitesse complexes.
