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Article. Google pense pouvoir prochainement réaliser un calculateur quantique de 50 Qbits.
Jean-Paul Baquiast 02/09/2016

Le Newscientist du 31 août 2016 publie un article selon lequel Google serait capable de construire un super-calculateur quantique de 50 Qbits d'ici la fin de l'année 2017. Bien que ne donnant pas d'informations précises à ce sujet, les chercheurs financés par Google ont publié récemment dans ArXiv un document précisant certaines des solutions qui seront retenues. Le document ne cache pas les intentions de la firme, se donner la suprématie dans le domaine du calcul quantique.

Depuis quelques années, nous avions attiré l'attention sur les perspectives offertes par de tels calculateurs, et sur les difficultés rencontrées par les différents pays qui y travaillent. Dans les calculateurs quantiques, les bits classiques, capables d'adopter 2 positions seulement, 0 ou 1, sont remplacés par des bits quantiques ou Qbits exploitant les possibilités de la superposition quantique. Ils peuvent adopter, en principe, une infinité de positions, entre 0 et 1. Leurs capacités de traitement de l'information sont donc considérablement augmentées. Mais la difficulté est de les réunir et faire interagir dans un calculateur. Ils perdent par « décohérence » leurs capacités quantiques dès qu'ils interfèrent avec de la matière ordinaire. D'où d'extraordinaires difficultés pour les isoler du monde de la physique macroscopique et les faire coopérer.

Des solutions très limitées sont désormais disponibles, notamment provenant de la firme D Wave Computer, récemment racheté par Google. IBM propose pour sa part d'accéder en ligne à une solution voisine. Mais rien de très décisif, hors de portée des calculateurs classiques, n'est encore proposé.

Chacun par contre devrait savoir depuis quelques années que les ambitions de Google seraient de se donner les éléments d'un « cerveau global » autrement dit d'une super-intelligence déclassant toutes les performances actuelles des cerveaux humains ou de leurs ordinateurs. Ce cerveau serait mis à la disposition des ambitions multiples de Google, mais très vraisemblablement il servirait aussi les programmes stratégiques du Pentagone et des industries de défense américaines.

L'objectif, qui n'est pas annoncé officiellement, est d'obtenir un calculateur de 50 Qbits, chiffre inimaginable jusqu'à présent. Les solutions techniques envisagées sont originales. Elles sont trop techniques pour être évoquées ici. Renvoyons à l'article du NewScientist qui résume certaines des perspectives espérées, ainsi qu'à l'article de ArXiv.

Il n'est pas nécessaire de faire de la politique fiction pour signaler les perspectives offertes à Google, au plan scientifique comme au plan géopolitique, par son futur calculateur quantique. Ceci devrait inquiéter fortement la Russie et la Chine (sans mentionner l'Europe) qui à notre connaissance ne disposeront pas prochainement de solutions de cette puissance. Vous avez dit « suprématie mondiale »?

Références

* Newscientist 31/08/2016
https://www.newscientist.com/article/mg23130894-000-revealed-googles-plan-for-quantum-computer-supremacy/

* ArXiv . Characterizing Quantum Supremacy in Near-Term Devices http://arxiv.org/abs/1608.00263

Abstract

A critical question for the field of quantum computing in the near future is whether quantum devices without error correction can perform a well-defined computational task beyond the capabilities of state-of-the-art classical computers, achieving so-called quantum supremacy. We study the task of sampling from the output distributions of (pseudo-)random quantum circuits, a natural task for benchmarking quantum computers. Crucially, sampling this distribution classically requires a direct numerical simulation of the circuit, with computational cost exponential in the number of qubits. This requirement is typical of chaotic systems. We extend previous results in computational complexity to argue more formally that this sampling task must take exponential time in a classical computer. We study the convergence to the chaotic regime using extensive supercomputer simulations, modeling circuits with up to 42 qubits - the largest quantum circuits simulated to date for a computational task that approaches quantum supremacy. We argue that while chaotic states are extremely sensitive to errors, quantum supremacy can be achieved in the near-term with approximately fifty superconducting qubits. We introduce cross entropy as a useful benchmark of quantum circuits which approximates the circuit fidelity. We show that the cross entropy can be efficiently measured when circuit simulations are available. Beyond the classically tractable regime, the cross entropy can be extrapolated and compared with theoretical estimates of circuit fidelity to define a practical quantum supremacy test.