Le système quantique d’IBM dépasse l’ordinateur classique dans une démonstration du monde réel


Les chercheurs d’IBM ont démontré un nouveau type d’avantage quantique.

Alors que les ordinateurs quantiques d’IBM sont mis en place à travers le monde, la société de technologie a désormais pour objectif de prouver ce que ces machines peuvent faire.

Dans un article publié dans Nature Physics, les scientifiques quantiques d’IBM ont entrepris de démontrer qu’il existe des fonctions qu’un ordinateur classique ne peut pas calculer, mais qu’un ordinateur quantique peut le faire.

Ils ont rapporté une preuve et une vérification expérimentale simultanées d’un nouveau type d’avantage quantique. « Plus précisément, nous montrons que les qubits, même les qubits bruyants d’aujourd’hui, offrent plus de valeur que les bits en tant que support de stockage pendant les calculs », ont-ils écrit dans un blog d’accompagnement.

Une caractéristique centrale de l’informatique quantique est que contrairement à un ordinateur classique qui utilise des bits binaires, qui peuvent être un ou zéro, un ordinateur quantique utilise des bits quantiques, ou qubits, qui peuvent être un, zéro ou les deux en même temps.

Les chercheurs d’IBM ont exploré la puissance et les limites des technologies classiques et quantiques en se lançant dans ce qu’ils ont appelé des « calculs en espace limité ».

« Ce sont des circuits limités à l’utilisation de portes à deux entrées et limités à l’utilisation d’un bit d’espace de calcul ou de rebut », ont-ils écrit.

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« Cette restriction nous permet d’établir une comparaison équitable entre la puissance de l’espace de calcul classique et quantique, et en particulier de démontrer un avantage fondamental du calcul avec des qubits par rapport aux bits classiques. »

Les systèmes étaient chargés de trouver la majorité des trois bits, en retournant zéro si plus de la moitié des bits étaient à zéro et en retournant un si plus de la moitié des bits étaient un.

Dans un scénario théorique, les chercheurs ont calculé une précision de 100 pc pour leur système quantique silencieux, alors qu’un ordinateur classique ne réussirait que 87,5 pc du temps.

Cependant, les ordinateurs quantiques d’aujourd’hui étant bruyants, la tâche a été répétée après avoir introduit du bruit dans le système quantique. Dans ce scénario, il a renvoyé une précision de 93 pc.

« Ce résultat démontre qu’un ordinateur quantique bruyant avec aussi peu que quatre qubits – trois qubits d’entrée pour coder l’entrée ; un qubit à utiliser comme espace de calcul ou de rebut – peut effectuer des calculs inaccessibles à un ordinateur classique parfait », ont écrit les chercheurs.

Ils ont ajouté que le résultat semble briser la « limite de Holevo », un théorème selon lequel un qubit ne peut stocker qu’un bit d’information. « Mais notre article démontre que vous pouvez stocker bien plus d’un bit en tant que résultats intermédiaires d’un calcul. »

Bien que la technologie n’en soit qu’à ses débuts, cette preuve informatique et cette vérification expérimentale laissent espérer la possibilité de résoudre des problèmes informatiques bien au-delà de la portée des ordinateurs traditionnels.

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