Les ordinateurs traditionnels peuvent battre l’ordinateur quantique de Google grâce à une conception intelligente des algorithmes
L’affirmation selon laquelle un ordinateur quantique a finalement réussi quelque chose que les ordinateurs traditionnels ne peuvent pas faire a été contestée en utilisant une conception supérieure des algorithmes.
Les déclarations de prouesses réalisées par les dispositifs de traitement quantique se sont succédé à un rythme effréné au cours des trois dernières années. Les constructeurs de ces machines se vantent de pouvoir effectuer rapidement des calculs qui prendraient aux superordinateurs les plus puissants du monde des temps excessivement longs. Or, une équipe de scientifiques vient de montrer que les ordinateurs traditionnels ont encore quelques tours dans leur sac et qu’ils pourraient encore surpasser ces nouveaux venus pendant un certain temps.
Alors que les ordinateurs classiques ne peuvent stocker des informations que sous forme de 1 et de 0, les ordinateurs quantiques peuvent contenir des superpositions de ces deux états. En théorie, cela devrait leur permettre d’effectuer rapidement certains calculs qui prendraient aux superordinateurs actuels l’âge de l’univers. Cependant, la construction d’ordinateurs quantiques fonctionnels s’est avérée plus difficile que prévu, et leur mise à l’échelle encore plus difficile.
Le terme “suprématie quantique” a été inventé pour désigner le jour où les ordinateurs quantiques prendraient le pas sur leurs homologues traditionnels, du moins pour certaines tâches spécifiques. Il y a trois ans, Google prétendait y être parvenu avec son processeur Sycamore. Cependant, un nouvel article paru dans Physical Review Letters (prétirage sur ArXiv.org) remet en question cette affirmation.
En 2019, le processeur de Google n’a mis que 200 secondes pour échantillonner les résultats possibles d’un circuit quantique à 20 portes. Les créateurs de la machine ont fait valoir que même le meilleur superordinateur du monde mettrait 10 000 ans à faire la même chose, d’où la suprématie quantique. L’année suivante, une équipe chinoise a affirmé que son processeur pouvait effectuer une opération qui demanderait aux meilleurs superordinateurs la moitié de l’âge de la Terre.
Dès le début, IBM, qui est également en course pour être le premier à atteindre cet objectif, a fait valoir qu’il ne s’agissait pas d’une véritable suprématie quantique. Selon IBM, ce terme désigne un ordinateur quantique capable de faire quelque chose qu’aucun ordinateur classique ne pourrait faire. Le fait qu’il faudrait à un superordinateur le temps écoulé depuis l’invention de l’agriculture pour parvenir à la même solution n’est pas pertinent – il finira par y arriver si la civilisation ne s’effondre pas avant.
Pour d’autres, il s’agissait de couper les cheveux en quatre : le fait que le processeur quantique soit tellement plus rapide indiquait une supériorité évidente. Aujourd’hui, cependant, même cela a été remis en question.
Le Dr Pan Zhang, de l’Institut de physique théorique de Chine, et ses coauteurs ont conçu un algorithme plus efficace pour s’attaquer au problème résolu par Sycamore. Au lieu de l’encombrant algorithme Schrödinger-Feynman que les créateurs de Sycamore avaient proposé comme méthode classique, Pan et ses coauteurs ont modélisé le problème sous la forme d’un tableau mathématique tridimensionnel dans lequel des couches remplacent les portes dans l’original. Ils ont également autorisé le même niveau d’imprécision que celui produit par Sycamore, au lieu d’exiger la perfection.
Il a fallu 15 heures à l’ordinateur de Pan et ses collaborateurs pour résoudre le problème – un temps considérablement plus long que les 3,3 minutes de Sycamore, mais qui réfute l’idée qu’il était effectivement au-delà des machines classiques.
De plus, l’ordinateur utilisé pour exécuter le programme n’était pas particulièrement puissant. “Si notre algorithme pouvait être mis en œuvre avec une grande efficacité sur un superordinateur moderne avec des performances ExaFLOPS, nous estimons qu’idéalement, la simulation coûterait quelques dizaines de secondes, ce qui est plus rapide que le matériel quantique de Google”, écrivent les auteurs.
“Je pense qu’ils ont raison de dire que s’ils avaient eu accès à un superordinateur suffisamment grand, ils auraient pu simuler cette tâche en quelques secondes”, a déclaré le professeur Scott Aaronson de l’université du Texas à Austin au magazine Science.
Il est à noter que Sycamore et les autres processeurs quantiques ne sont pas encore des ordinateurs complets. L’éventail des tâches qu’ils peuvent effectuer est très limité. L’objectif de leur fabricant est d’atteindre la suprématie quantique sur une tâche spécifique choisie en fonction de leurs forces et d’étendre progressivement leurs capacités à partir de là. La question est de savoir si la première tâche a été accomplie.
“Il existe un besoin urgent de meilleures expériences de suprématie quantique”, a déclaré M. Aaronson. Idéalement, il pourrait s’agir de tâches dont les solutions sont utiles, et non de simples démonstrations de capacités.
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Source : IFLScience – Traduit par Anguille sous roche
