Une équipe de recherche dirigée par Pan Jianwei et Lu Chaoyang, professeurs de l'Université de sciences et technologies de Chine, a récemment mis au point un prototype d'ordinateur quantique appelé "Jiuzhang", capable de détecter jusqu'à 76 photons. Cet ordinateur a été con?u conjointement par l'équipe de recherche, l'Institut de Shanghai des microsystèmes et des technologies de l'information et le Centre national de recherche sur la technologie informatique parallèle.

Jiuzhang n'a besoin que de 200 secondes pour traiter 50 millions d'échantillons par échantillonnage de boson gaussien (GBS), alors que le superordinateur le plus rapide au monde a besoin de 600 millions d'années. C'est la première fois que la Chine atteint "la suprématie quantique". La Chine est ainsi devenue le deuxième pays à atteindre "la suprématie quantique". Le 4 décembre, la revue Science a publié cette percée.

"La suprématie quantique" est atteinte lorsque la capacité de calcul dans la gestion d'une tache particulière d'un ordinateur quantique, technologie naissante, dépasse celle de l'ordinateur conventionnel le plus puissant. L'exploit prouve aussi que l'ordinateur quantique serait en mesure de dépasser l'ordinateur classique et de réaliser plus de percées dans de nombreux autres domaines à l'avenir.

Le 9 novembre, des travailleurs travaillent sur le chantier de construction du Centre d'excellence d'information quantique et de physique quantique de l'Académie chinoise des sciences à Hefei de la province de l'Anhui (dans l'est de la Chine). (Ruan Xuefeng/Pic.people.com.cn)

"Mettre en avant les avantages quantiques pour résoudre des problèmes complexes avec des dispositifs quantiques est l'un des sujets les plus importants à la pointe de la science quantique." A déclaré Peter Zoller, membre de l'Académie nationale des sciences des états-Unis, lauréat du prix Wolf de physique et du prix Dirac. Zoller pense que l'équipe de Pan Jianwei a porté à un nouveau niveau la recherche sur la taille, l'évolutivité et la perspective d'une application pratique des systèmes quantiques.

"Dans l'époque de mégadonnées, le nombre de données augmente de fa?on exponentielle et double tous les deux ans. Cette grande quantité de données n'aura pas de sens si l'on ne les extrait pas." A dit Pan Jianwei. à l'heure actuelle, le mode de développement traditionnel d'ordinateur s'avère restreint. Un superordinateur est très consommateur d'énergie. Selon Pan Jianwei, la mise au jour de Jiuzhang signifie un gain de capacité de calcul sans augmentation de consommation énergétique.

Aujourd'hui, la conception d'ordinateur quantique est l'un des plus grands défis à la pointe de la science, suscitant une course mondiale aux avancées techniques. L'année dernière, Google a créé un ordinateur quantique de 53 qubits au nom de Sycamore, qui était beaucoup plus rapide dans le traitement d'un algorithme mathématique que le supercalculateur le plus puissant du monde à l'époque. L'ordinateur a été le premier à atteindre la "suprématie quantique" dans le monde. Jiuzhang, quant à lui, est capable de traiter rapidement des échantillons par GBS.

Des employés d'une succursale d'information et de communication de la société State Grid Hangzhou Power Supply Company vérifient le matériel de communication quantique dans une salle des machines le 2 novembre. (Long Wei/Pic.people.com.cn)

Selon Lu Chaoyang, Jiuzhang présente trois atouts majeurs par rapport à Sycamore: la vitesse de calcul, la capacité d'adaptation à l'environnement et la puissance de calcul sur des problèmes avec de plus grands échantillons. Sycamore ne pouvait dépasser les supercalculateurs que dans le cas d'un petit nombre d'échantillons, tandis que Jiuzhang est plus performant que les supercalculateurs pour de petites et grandes quantités d'échantillons. "C'est comme si l'ordinateur quantique de Google pouvait dépasser les supercalculateurs dans un sprint, mais pas dans un marathon; Jiuzhang gagne dans les sprints et les courses de longue distance."

L'algorithme GBS basé sur Jiuzhang est doté d'un potentiel d'application dans des domaines tels que la théorie des graphes, le Machine learning et la chimie quantique, ce qui représente l'orientation importante du développement à l'avenir. L'impressionnante capacité de calcul de Jiuzhang n'est qu'un jalon dans la première phase de calcul quantique. "Nous espérons développer un ordinateur quantique à usage général capable de résoudre une variété de problèmes, tels que la cryptanalyse, la prévision météoritique et la conception de médicaments grace aux efforts dans les 15 à 20 ans à venir." A fait savoir Pan Jianwei.

L'examen par les pairs de la revue Science a qualifié Jiuzhang de "l'expérimentation la plus avancée" et d'"une percée majeure". L'expérimentation de "la suprématie quantique"' ne sera pas achevée du jour au lendemain. Ce sera une course entre les algorithmes classiques plus rapides et le matériel informatique quantique en constante amélioration. Mais finalement, le parallélisme quantique générera une puissance de calcul inatteignable pour les ordinateurs classiques. L'équipe de Pan Jianwei espère encourager encore plus de travail sur la simulation des algorithmes classiques. 

Par You Yi, journaliste au Quotidien du Peuple