Vers la suprématie quantique sur un ordinateur portable

Pour qu'il soit utile, un ordinateur quantique (Un ordinateur quantique (ou rarement calculateur quantique) repose sur des propriétés quantiques...) doit être très difficile à simuler sur des ordinateurs traditionnels ; sinon il suffirait d'utiliser ces derniers. Un ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant...) quantique parfait, comme tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) système possédant un nombre exponentiel de degrés de liberté, est incontestablement difficile à simuler dans la mesure où les ressources classiques nécessaires augmentent de manière exponentielle (La fonction exponentielle est l'une des applications les plus importantes en analyse, ou plus...) avec le nombre de qubits ou la profondeur du circuit (nombre d'opérations par qubit). Les embryons d'ordinateur quantique qui existent aujourd'hui ne sont cependant pas parfaits. Ils se caractérisent par une "fidélité" qui décroit de façon exponentielle avec le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) de calcul.

L'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié...) dernière, Google (Google, Inc. est une société fondée le 7 septembre 1998 dans la Silicon Valley en Californie par...) a affirmé que son dispositif d'ordinateur quantique avait atteint la "suprématie quantique", en accomplissant en quelques minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un...) une tâche qui prendrait environ 10000 ans au plus gros superordinateur (Un superordinateur (ou supercalculateur) est un ordinateur conçu pour atteindre les plus...) classique. Des chercheurs de notre institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) ont remis cette assertion (Dans la langue française, le mot assertion (n,f) représente une vérité absolue : il...) en question. Au lieu de tenter de simuler un ordinateur quantique parfait, les chercheurs ont cherché à simuler un véritable dispositif quantique, dispositif qui souffre de décohérence et d'imprécision. Ils ont développé des algorithmes qui utilisent la compression d'états quantiques.

La compression d'états quantiques, un peu comme la compression d'image, permet d'accélérer la simulation de façon exponentielle en échange d'une perte d'information analogue à celle générée par la décohérence. Les chercheurs démontrent que la simulation d'un ordinateur quantique sur un ordinateur portable (Un ordinateur portable, laptop (en Suisse) ou encore PC portable est un ordinateur personnel qui,...) traditionnel donne des résultats similaires à ceux de l'expérience de Google, au moins pour certaines tâches. Leur algorithme est quelques milliards de fois plus rapide que l'algorithme de référence de Google.

Ces résultats suggèrent que les ordinateurs quantiques actuels ne possèdent qu'une infime partie de la puissance de calcul que possèderait l'ordinateur quantique parfait. Les auteurs concluent que, pour augmenter cette puissance, il est inutile d'augmenter le nombre de qubits. Il faut au contraire améliorer leur fidélité, une tâche extrêmement ardue pour laquelle il n'existe pas de méthode systématique (En sciences de la vie et en histoire naturelle, la systématique est la science qui a pour...).

Références:
Zhou Y, Stoudenmire EM and Waintal X
What limits the simulation of quantum (En physique, un quantum (mot latin signifiant « combien » et qui s'écrit...) computers ?
Physical Review X, 2020.
ViewPoint in Physics by Jordi Tura.
Imperfections lower the simulation cost of quantum computers.