Les futurs ordinateurs quantiques tolérants aux pannes pourraient consacrer la majeure partie de leurs ressources à la préparation des ingrédients nécessaires aux calculs. Les états magiques, des ressources spéciales à usage unique indispensables aux opérations quantiques complexes, en sont l’une des principales raisons, et Google affirme que sa puce Willow peut désormais les préparer de manière beaucoup plus fiable.
Google Quantum AI a annoncé le 15 octobre que la cultivation des états magiques sur Willow réduisait d’environ 40 fois les erreurs de préparation par rapport aux états non cultivés. Cette recherche, publiée dans Science, fait état d’une fidélité logique de 99,99 % pour les états T, qui constituent un type d’état magique.
En termes simples, Google est devenu bien plus performant dans la fabrication d’un ingrédient clé des calculs quantiques complexes. Ce résultat ne transforme pas Willow en ordinateur tolérant aux pannes opérationnel — un système conçu pour maintenir la fiabilité des calculs malgré les erreurs —, mais il pourrait réduire un coût matériel qui a rendu difficile le passage à l’échelle de systèmes quantiques utiles.
La cultivation des états magiques vise un goulet d’étranglement quantique coûteux
Les ordinateurs quantiques tolérants aux pannes ont besoin de moyens pour corriger les erreurs pendant l’exécution des calculs. Les états magiques leur permettent d’effectuer des opérations que la correction d’erreurs standard ne peut pas prendre en charge seule, mais chaque état ne peut être utilisé qu’une seule fois.
Google cite des estimations selon lesquelles la préparation des états magiques pourrait consommer jusqu’à 95 % de la capacité d’un ordinateur quantique tolérant aux pannes. Sa méthode de cultivation utilise des mesures pour affiner les états bruités et écarter les tentatives présentant des erreurs détectées.
Les chercheurs ont également montré que les états cultivés pouvaient passer d’un code couleur de distance 3 à un code de surface de distance 5, selon Interesting Engineering. Les deux sont des méthodes pour organiser les informations quantiques afin de détecter et de corriger les erreurs. Ce transfert, appelé greffage, est important, car un état magique préparé doit finalement fonctionner avec le système plus vaste de correction d’erreurs qui exécute un calcul. Toutefois, l’expérience n’a pas établi que la fidélité de 99,99 % était maintenue après le transfert.
Ce qu’a constaté eWeek : 40 fois mieux ne signifie pas prêt pour le quantique
L’ article de recherche rapporte la conservation d’environ 8 % des tentatives lors de son expérience de mesure de la fidélité, qui comprenait des contrôles de vérification supplémentaires. Ce chiffre ne doit pas être considéré comme le rendement de production d’une future usine d’états magiques.
Pour les entreprises qui évaluent leurs feuilles de route quantiques, la question essentielle est de savoir quelle quantité de matériel et de temps un système nécessite pour fournir des états utilisables avec la précision requise. La réduction des erreurs est précieuse, mais l’expérience ne permet pas encore d’établir le coût total de la fourniture de ces états pour un calcul utile.
Mesure | Résultat de Willow | Ce que cela signifie |
Erreurs des états magiques | Environ 40 fois moins | Une étape coûteuse est devenue plus fiable, pas l’ordinateur tout entier. |
Fidélité des états T | 99.99% | Ce chiffre s’applique aux états préparés, et non aux algorithmes complets. |
Conservation expérimentale | Environ 8 % conservés | Des contrôles de vérification supplémentaires sont inclus ; le rendement d’une future production reste à démontrer. |
Expérience de greffage | 54 qubits | Le transfert vers un code plus vaste a été démontré, et non un système informatique complet. |
La même prudence s’applique à la cybersécurité. CCN a déclaré via Yahoo Tech que l’expérience ne démontrait ni la capacité de casser Bitcoin ni le moment où une telle attaque pourrait devenir possible. Une amélioration d’un facteur 40 de la préparation des états magiques ne signifie pas non plus qu’une attaque cryptographique nécessiterait soudain 40 fois moins de matériel ou de temps.
Pour les équipes de sécurité, Willow ne signifie pas que le chiffrement actuel est soudainement obsolète. Google a amélioré un composant important de l’informatique quantique, mais un système opérationnel capable de casser des codes nécessiterait toujours que de nombreux autres composants fonctionnent ensemble de manière fiable.
Google doit encore démontrer que la cultivation fonctionne à grande échelle
Google a montré que la cultivation des états magiques pouvait fonctionner sur du véritable matériel quantique. Le véritable test sera de déterminer si la méthode peut conserver son avantage en matière d’erreurs tout en produisant beaucoup plus d’états propres dans un système tolérant aux pannes de plus grande taille.
Les chiffres que les entreprises doivent surveiller
Les chercheurs estiment que réduire de moitié le bruit matériel sous-jacent pourrait ramener la limite supérieure du taux d’erreur des états magiques à environ deux sur 100 000. Cette amélioration reste une projection et non un résultat démontré.
Pour les entreprises qui suivent l’évolution de l’informatique quantique, trois indicateurs montreront si la cultivation dépasse le stade d’une expérience prometteuse :
- Des taux de réussite plus élevés : moins de tentatives rejetées signifierait davantage d’états magiques utilisables avec le même matériel.
- Des tests à plus grande échelle : Google doit montrer que les faibles taux d’erreur se maintiennent lorsque davantage de qubits et d’états sont impliqués.
- Une surcharge matérielle réduite : le principal bénéfice consisterait à réduire la part d’un ordinateur quantique qui doit être consacrée à la préparation des états magiques plutôt qu’à l’exécution des calculs.
Willow a franchi un obstacle d’ingénierie. La prochaine question est de savoir si Google pourra conserver ces gains à mesure que le système prendra beaucoup d’ampleur. Cela en dira bien davantage sur l’informatique quantique pratique que le chiffre de 40 fois pris isolément.
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