Le mois dernier, les physiciens de la start-up torontoise Xanadu a publié une curieuse expérience dans Nature dans laquelle ils ont généré des nombres apparemment aléatoires. Pendant la pandémie, ils ont construit une machine de table nommée Borealis, composée de lasers, de miroirs et de plus d’un kilomètre de fibre optique. Dans Borealis, 216 faisceaux de lumière infrarouge rebondissaient à travers un réseau complexe de prismes. Ensuite, une série de détecteurs comptaient le nombre de photons dans chaque faisceau après avoir traversé les prismes. En fin de compte, la machine a généré 216 nombres à la fois – un nombre correspondant au nombre de photons dans chaque faisceau respectif.
Borealis est un ordinateur quantique et, selon les chercheurs de Xanadu, ce jet de dés alimenté par laser dépasse les capacités de l’informatique classique ou non quantique. Il a fallu 36 microsecondes à Borealis pour générer un ensemble de 216 nombres à partir d’une distribution statistique complexe. Ils ont estimé qu’il faudrait à Fugaku, le supercalculateur le plus puissant au moment de l’expérience, une moyenne de 9 000 ans pour produire un ensemble de nombres à partir de la même distribution.
L’expérience est la dernière d’une série de démonstrations de ce que l’on appelle l’avantage quantique, où un ordinateur quantique bat un supercalculateur de pointe à une tâche spécifiée. L’expérience « repousse les limites des machines que nous pouvons construire », explique le physicien Nicolas Quesada, membre de l’équipe Xanadu qui travaille maintenant à Polytechnique Montréal.
“C’est une grande avancée technologique”, déclare Laura García-Álvarez de l’Université de technologie de Chalmers en Suède, qui n’a pas participé à l’expérience. « Cet appareil a effectué un calcul que l’on croit difficile pour les ordinateurs classiques. Mais cela ne signifie pas une informatique quantique commerciale utile.
Alors, que signifie exactement l’affirmation d’un avantage quantique de Xanadu ? Le physicien de Caltech, John Preskill, a inventé le concept en 2011 sous le nom de “suprématie quantique”, qu’il a décrit comme “le point où les ordinateurs quantiques peuvent faire des choses que les ordinateurs classiques ne peuvent pas, que ces tâches soient utiles ou non”. (Depuis lors, de nombreux chercheurs dans le domaine sont passés à l’appeler «avantage quantique», pour éviter les échos de la «suprématie blanche». tâche utile, ce qui n’a pas été le cas.)
Les mots de Preskill suggéraient que l’obtention d’un avantage quantique serait un tournant, marquant le début d’une nouvelle ère technologique dans laquelle les physiciens commenceraient à concevoir des tâches utiles pour les ordinateurs quantiques. En effet, les gens avaient si vivement anticipé ce jalon que la première affirmation d’un ordinateur quantique surpassant un ordinateur classique – par des chercheurs de Google en 2019 – a été divulguée.
Mais à mesure que de plus en plus de chercheurs revendiquent un avantage quantique pour leurs machines, le sens de la réalisation est devenu plus trouble. D’une part, l’avantage quantique ne marque pas la fin d’une course entre les ordinateurs quantiques et classiques. C’est le début.
Chaque affirmation d’avantage quantique a incité d’autres chercheurs à développer des algorithmes classiques plus rapides pour contester cette affirmation. Dans le cas de Google, ses chercheurs ont réalisé une expérience de génération de nombres aléatoires similaire à celle de Xanadu. Ils ont écrit qu’il faudrait 10 000 ans à un supercalculateur à la pointe de la technologie pour générer une collection de nombres, alors qu’il ne fallait que 200 secondes à leur ordinateur quantique. Un mois plus tard, des chercheurs d’IBM ont fait valoir que Google utilisait le mauvais algorithme classique pour la comparaison et qu’un supercalculateur ne devrait prendre que 2,5 jours. En 2021, une équipe utilisant le supercalculateur Sunway TaihuLight en Chine a montré qu’elle pouvait accomplir la tâche en 304 secondes, juste un poil plus lent que l’ordinateur quantique de Google. Un supercalculateur encore plus grand pourrait exécuter l’algorithme en quelques dizaines de secondes, explique le physicien Pan Zhang de l’Académie chinoise des sciences. Cela remettrait l’ordinateur classique au sommet.
