Google : Quantum Echoes et Willow 13 000 fois plus rapides
Google a annoncé une découverte qui marque un tournant dans l'histoire de l'informatique : pour la première fois, un ordinateur quantique exécutait un algorithme vérifiable sur du matériel réel, dépassant même les supercalculateurs classiques les plus rapides, avec une vitesse 13 000 fois supérieure. L'algorithme, appelé Échos quantiquesest capable de calculer la structure d'une molécule et représente une étape concrète vers des applications pratiques de l'informatique quantique.
Cette réalisation est l’aboutissement de décennies de recherche et de six années d’avancées fondamentales. Après le cap de 2019, où Google a démontré qu'un ordinateur quantique pouvait résoudre en quelques minutes un problème qui aurait pris des millénaires à un supercalculateur, et la correction d'erreurs obtenue en 2024 avec la puce Saulele nouvel algorithme rapproche l’informatique quantique du monde réel, avec des impacts potentiels en médecine et en science des matériaux.
« C'est comme lire le nom d'un navire au fond de l'océan »
Pour décrire la précision obtenue, les chercheurs utilisent une analogie puissante : « Imaginez que vous cherchiez un navire coulé au fond de l'océan. Le sonar peut vous dire qu'il y a une épave, mais il ne lit pas le nom. Désormais, nous pouvons également lire le nom sur le côté. »
C'est le niveau de sensibilité obtenu avec Saulegrâce à l'algorithme Échos quantiquespublié le Nature. Il s’agit du premier avantage quantique vérifiable obtenu en exécutant l’algorithme corrélateur de temps hors service (OTOC)capable d'analyser la structure des systèmes naturels, des molécules aux aimants, jusqu'aux trous noirs.
Le cœur de l’innovation : l’écho quantique
L'algorithme Échos quantiques repose sur un concept fascinant : « l’écho quantique ».
Les chercheurs envoient un signal contrôlé dans le système quantique, perturbent un qubit, puis inversent son évolution temporelle pour écouter « l’écho » qui revient. Ce signal est amplifié par des interférences constructives, un phénomène dans lequel les ondes quantiques s'ajoutent pour se renforcer, rendant les mesures extrêmement sensibles.
L’ensemble du processus – effectué sur un ensemble de 105 qubits – démontre que le résultat est reproductible et vérifiable par d’autres ordinateurs quantiques du même niveau. C’est la première fois qu’un algorithme quantique dépasse les limites de l’informatique classique et peut être reproduit et confirmé, une condition essentielle pour la validation scientifique et l’évolutivité future.
Du laboratoire à la réalité
La puce Saule il est non seulement puissant, mais aussi extrêmement précis. Son architecture à faible erreur et à grande vitesse vous permet de combiner complexité et précision, qui sont cruciales pour obtenir des résultats vérifiables.
Google a également mené une expérience de validation de principe avec l'Université de Californie à Berkeley, en utilisant Échos quantiques pour analyser deux molécules – une avec 15 atomes et une avec 28. Les résultats ont confirmé les données obtenues par résonance magnétique nucléaire (RMN), mais ont également révélé de nouvelles informations structurelles invisibles aux méthodes traditionnelles.
Comme l'expliquent les chercheurs : « Tout comme le télescope et le microscope ont ouvert de nouveaux mondes, cette expérience représente un pas vers une «portée quantique', capable de mesurer des phénomènes naturels auparavant inaccessibles.
Michel H. Devoret à la tête de l'équipe qui a créé Quantum Echoes
Michel H. Devoret était l'un des trois physiciens qui ont remporté le prix Nobel de physique cette année pour une série d'expériences menées il y a plus de quarante ans. En tant que chercheur postdoctoral à l’Université de Californie à Berkeley, au milieu des années 1980, Devoret a contribué à démontrer que les propriétés étranges et puissantes de la mécanique quantique – la physique du domaine subatomique – pouvaient être observées même dans des circuits électriques suffisamment grands pour être visibles à l’œil nu.
Cette découverte, qui a ouvert la voie aux téléphones portables et aux câbles à fibre optique, pourrait avoir des implications encore plus importantes dans les années à venir, alors que les chercheurs construisent des ordinateurs quantiques qui pourraient être immensément plus puissants que les systèmes informatiques actuels. Cela pourrait conduire à la découverte de nouveaux médicaments et vaccins, ainsi qu'à remettre en question les techniques de cryptage qui protègent les secrets du monde.
Le 22 octobre, Devoret et ses collègues d'un laboratoire Google près de Santa Barbara, en Californie, ont déclaré que leur ordinateur quantique avait exécuté avec succès un nouvel algorithme capable d'accélérer les progrès dans la découverte de médicaments, la conception de nouveaux matériaux de construction et d'autres domaines.
« À l'avenir, lorsque nous disposerons d'ordinateurs quantiques plus grands, nous pourrons effectuer des calculs qui seraient impossibles avec des algorithmes classiques », a déclaré Devoret, qui a rejoint Google en 2023.
L'informatique quantique est encore une technologie expérimentale. Mais le nouvel algorithme de Google, Échos quantiquesmontre que les scientifiques améliorent rapidement les techniques qui pourraient permettre aux ordinateurs quantiques de résoudre des problèmes scientifiques qu'aucun appareil informatique traditionnel ne pourrait jamais résoudre.
« Il s'agit d'une avancée technologique significative », a déclaré Prineha Narang, professeur de sciences physiques et de génie électrique et informatique à l'Université de Californie à Los Angeles. « Nous avons beaucoup entendu parler des avancées matérielles dans ce domaine et, pendant un certain temps, j'ai eu peur que les algorithmes ne puissent pas suivre le rythme. Mais ces travaux montrent que ce n'est pas le cas. »
La recherche quantique de Google rivalise avec celle d'autres géants de la technologie tels que Microsoft et IBM, ainsi qu'avec de nombreuses start-ups, universités et avec les progrès rapides réalisés en Chine, où le gouvernement a alloué plus de 15,2 milliards de dollars à la recherche quantique.
Vers les premières applications concrètes
Les applications potentielles sont énormes. L’informatique quantique pourrait révolutionner la compréhension des interactions atomiques et des structures moléculaires, fondamentales en chimie, biologie et science des matériaux.
La RMN améliorée par l'informatique quantique pourrait accélérer la découverte de médicaments en montrant précisément comment les molécules se lient à des cibles biologiques, ou aider à concevoir de nouveaux matériaux, des polymères aux batteries en passant par les composants des futurs qubits.
L'avenir de l'informatique quantique
Le but de Échos quantiques marque le début de l’ère des applications quantiques réelles.
Google vise désormais «Jalon 3” de sa feuille de route : le développement d'un qubit logique à long terme, une étape clé vers des ordinateurs quantiques à correction d'erreurs et à l'échelle industrielle.
Comme le concluent les chercheurs : « Chaque écho quantique nous donne une vision plus claire du monde invisible. Et chaque nouvelle mesure nous rapproche d'un avenir où la puissance de l'informatique quantique pourra être utilisée pour découvrir et créer. »
