Google Quantum AI vient de présenter « Willow », une puce quantique de pointe qui marque une étape importante dans la course vers l’informatique quantique utile et à grande échelle. Cette puce atteint des niveaux de correction d’erreurs et de performances sans précédent, posant ainsi les fondations d’un futur ordinateur quantique capable de surpasser largement les supercalculateurs actuels.
Qu’est-ce que Willow ?
Willow est une nouvelle puce quantique conçue pour relever deux défis majeurs :
- Réduire les erreurs à grande échelle : Les qubits, unités de calcul des ordinateurs quantiques, sont très sensibles aux perturbations. Plus on ajoute de qubits, plus le risque d’erreurs augmente. Willow démontre qu’il est possible de réduire ces erreurs à mesure que l’on ajoute plus de qubits, une avancée recherchée depuis près de 30 ans.
- Des calculs immensément plus rapides que les supercalculateurs : Willow a réalisé un calcul complexe en moins de cinq minutes, alors qu’un supercalculateur moderne aurait mis environ 10 « septillions » d’années (soit 10^25 ans, bien plus que l’âge de l’Univers) pour obtenir le même résultat.
Ces réalisations montrent qu’un ordinateur quantique réellement utile est désormais plus qu’une simple idée. Avec Willow, Google Quantum AI se rapproche d’applications commerciales et scientifiques concrètes.
Des avancées clés en correction d’erreurs quantiques
Pourquoi les erreurs sont-elles un défi majeur ?
Les qubits sont fragiles : ils interagissent facilement avec leur environnement, ce qui entraîne des erreurs et perturbe les calculs. Habituellement, plus vous ajoutez de qubits, plus ces erreurs augmentent, rendant difficile l’exploitation du potentiel quantique.
Willow franchit une étape historique
Dans un article publié dans la revue Nature, l’équipe montre que l’ajout de plus de qubits, combiné à leurs dernières techniques de correction d’erreurs, réduit effectivement le taux d’erreurs. C’est ce que l’on appelle être « en dessous du seuil » (below threshold), un objectif que la communauté scientifique poursuit depuis les années 1990.
En d’autres termes, au fur et à mesure que l’on augmente le nombre de qubits, le système commet moins d’erreurs et conserve un caractère réellement quantique. Cette démonstration est un signe très encourageant, indiquant que la création d’un véritable qubit logique fiable et évolutif est à portée de main.
Un calcul 10^25 fois trop long pour un supercalculateur
Pour mesurer les performances de Willow, les ingénieurs ont utilisé un test standard nommé « Random Circuit Sampling » (RCS). Ce test, très difficile à reproduire sur des ordinateurs classiques, permet de vérifier qu’un ordinateur quantique fait bien des calculs impossibles (ou presque) à réaliser avec la technologie traditionnelle.
Willow a accompli un calcul RCS en quelques minutes, tandis qu’un supercalculateur ultra-puissant aurait mis 10^25 ans. C’est un écart colossal qui prouve la supériorité du calcul quantique sur certaines tâches et confirme que Willow est un système vraiment au-delà des capacités du calcul classique.
Une puce de haute qualité, pas juste plus grande
Willow a été fabriquée dans l’usine spécialisée de Google à Santa Barbara. Cette infrastructure, dédiée à la production de puces quantiques, permet d’optimiser chaque élément pour un fonctionnement harmonieux (gates, qubits, corrections d’erreurs, etc.). Résultat : Willow offre une cohérence et une robustesse sans précédent, avec 105 qubits de très haute qualité.
Ces performances ne se limitent pas à des chiffres sur le papier. Les améliorations se retrouvent dans les mesures de temps de cohérence (T1), qui approchent désormais 100 microsecondes, un bond en avant significatif.
Vers des applications réelles et utiles
L’objectif suivant est clair : utiliser la puissance de Willow (et de ses descendants) pour réaliser des calculs utiles, impossibles sur des ordinateurs classiques. Jusqu’ici, deux types d’expériences ont été menés :
- Des tests de performance pure, comme le RCS, sans application directe.
- Des simulations de systèmes quantiques utiles pour la science, mais encore reproductibles par des méthodes classiques.
Le défi consiste maintenant à fusionner ces deux approches : accomplir des calculs qui ont une valeur pratique (en chimie, en science des matériaux, en optimisation industrielle, etc.), tout en restant hors de portée des supercalculateurs actuels.
Google Quantum AI ouvre la voie à une nouvelle ère, où l’informatique quantique pourrait accélérer la découverte de nouveaux médicaments, concevoir des batteries plus performantes ou améliorer les procédés énergétiques. En parallèle, des ressources éducatives sont mises à disposition, invitant chercheurs, ingénieurs et développeurs à contribuer à la création d’algorithmes quantiques utiles.
Conclusion
Willow représente un grand pas vers l’informatique quantique pratique et à grande échelle. Cette puce prouve que l’on peut maîtriser et corriger les erreurs en augmentant le nombre de qubits, et démontre une supériorité écrasante sur les supercalculateurs modernes. Le futur des calculs quantiques, avec des applications concrètes et révolutionnaires, se dessine clairement à l’horizon.
Source : https://blog.google/technology/research/google-willow-quantum-chip/
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