Des scientifiques chinois affirment avoir construit les ordinateurs quantiques programmables les plus rapides du monde, qui semblent pouvoir résoudre des problèmes qui sont actuellement irréalisables pour les ordinateurs « classiques » non quantiques.
Les chercheurs, dirigés par Pan Jianwei de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC), ont déclaré que l’un des systèmes de calcul quantique – Zuchongzhi 2.1 – est un million de fois plus puissant que son concurrent le plus proche, Sycamore de Google.
Leur ordinateur quantique supraconducteur programmable, qui porte le nom d’un mathématicien du Ve siècle, est 10 millions de fois plus rapide que le superordinateur le plus rapide du monde, ont déclaré les scientifiques.
En outre, leur ordinateur quantique photonique basé sur la lumière – Jiuzhang 2 – peut effectuer des calculs 100 billions de fois plus vite que le superordinateur existant le plus rapide au monde, ont noté les physiciens dans une autre étude, publiée lundi dans la revue Physical Review Letters.
Dans les ordinateurs classiques, l’unité d’information la plus élémentaire est le bit, et les données sont fondamentalement stockées dans des codes binaires de 1 et de 0. En revanche, les ordinateurs quantiques utilisent les propriétés particulières des plus petites particules de l’univers, qui peuvent exister dans de multiples états – comme des zéros et des uns en même temps, ou dans n’importe quelle position intermédiaire.
Cette flexibilité des particules quantiques permet de créer des bits quantiques, ou qubits, à l’aide desquels de nombreux calculs différents peuvent être effectués simultanément, ont déclaré les scientifiques.
Bien qu’il existe de nombreuses approches pour réaliser l’informatique quantique, l’équipe chinoise a construit deux systèmes différents : l’un est un ordinateur quantique photonique basé sur la lumière, et l’autre est un ordinateur quantique supraconducteur qui doit être maintenu à très basse température pour fonctionner efficacement.
Dans les ordinateurs quantiques photoniques, les unités d’énergie de la lumière, les photons, sont manipulées à l’aide de miroirs, de séparateurs de faisceau et de déphaseurs, tandis que dans le second, l’état des qubits est manipulé à l’aide d’un champ électromagnétique.
Ces manipulations exécutent des opérations sur les photons similaires à l’addition de uns et de zéros dans les ordinateurs classiques, et les détecteurs de photons uniques permettent de lire les changements subis par les photons.
Le thème commun à ces deux types d’ordinateurs quantiques est qu’ils acceptent plusieurs états quantiques en entrée, les font voyager dans un circuit et délivrent plusieurs états en sortie.
Par exemple, dans les ordinateurs quantiques photoniques, expliquent les scientifiques, des photons uniques arrivent en entrée parallèlement à un circuit optique dans lequel des composants tels que des séparateurs de faisceau font interférer les photons, ce qui entraîne un changement d’état, et ils sortent par plusieurs ports de sortie.
Dans leurs expériences, les scientifiques ont utilisé les deux ordinateurs quantiques pour calculer la probabilité qu’une certaine configuration d’entrée conduise à une configuration de sortie particulière.
Comme ces circuits comportent des dizaines d’entrées et de sorties, de tels calculs de probabilité sont, selon les scientifiques, irréalisables pour les ordinateurs classiques.
Mais dans les ordinateurs quantiques photoniques et supraconducteurs, ils affirment que la nature quantique de ces systèmes contribue à augmenter le nombre de calculs parallèles possibles, ce qui rend ces calculs de probabilité réalisables.
Bien que ces machines ne soient pas censées remplacer complètement les ordinateurs classiques, elles peuvent effectuer des calculs complexes spécifiques pendant de courtes périodes de temps.