Suprématie quantique
Suprématie quantique (également appelé avantage quantique) est l’étape à laquelle un ordinateur quantique programmable exécute une tâche spécifique qu’aucun ordinateur classique ne pourrait accomplir dans un délai raisonnable. En 2019, une équipe de Google a déclaré avoir atteint cette étape avec un processeur de 53 qubits nommé Sycomore.
L'expérience Sycomore
Sycamore a utilisé 53 supraconducteurs qubits refroidi à un niveau proche du zéro absolu. La tâche choisie était échantillonnage de circuits aléatoires: applique une longue séquence aléatoire de portes quantiques puis mesurez les qubits plusieurs fois. En raison des interférences quantiques, les résultats possibles sur 53 bits ne sont pas également probables : le circuit produit une distribution de probabilité caractéristique et grumeleuse. L'échantillonnage à partir de cette distribution est facile pour le matériel quantique mais extrêmement difficile à simuler de manière classique, car le nombre d'amplitudes qu'un ordinateur classique doit suivre augmente de 253, environ 1016.
Google a rapporté que Sycamore avait prélevé un million d'échantillons en 200 secondes environ et a estimé qu'il faudrait environ 10 000 ans au principal superordinateur de l'époque pour reproduire le résultat. IBM a contesté cette estimation, arguant qu'un meilleur algorithme classique utilisant le stockage sur disque pourrait être terminé dans quelques jours – un rappel utile que la frontière de la suprématie est une cible mouvante à mesure que les méthodes classiques s'améliorent.
Ce qu'il fait et ne prouve pas
L’expérience a démontré qu’un dispositif quantique peut dépasser le calcul classique sur une base de référence soigneusement choisie. C'est ce qui s'est produit pas résoudre un problème pratiquement utile – l’échantillonnage de circuits aléatoires n’a pas d’application directe – et n’a pas non plus fourni un ordinateur quantique à usage général avec correction d’erreurs. Sa véritable signification est une preuve de principe : de grands systèmes quantiques contrôlables peuvent atteindre un régime qui est véritablement au-delà de la portée classique.
Une idée fausse courante
La suprématie quantique ne signifie pas que les ordinateurs quantiques sont désormais meilleurs que les ordinateurs classiques pour les tâches quotidiennes. Ils restent pires dans presque tout. L’affirmation est étroite et délibérée : un problème artificiel, exécuté plus rapidement que la simulation classique, pour marquer un seuil scientifique plutôt que commercial.