Dans ce que les experts qualifient de « Saint Graal » de l’informatique quantique, des chercheurs ont enfin démontré une accélération exponentielle inconditionnelle par rapport aux ordinateurs classiques, concrétisant ainsi une promesse théorique qui n’existait jusqu’à présent que sur papier.
Cette avancée provient d’une équipe dirigée par Daniel Lidar, professeur en génie à l’USC et expert en correction d’erreurs quantiques, en collaboration avec des chercheurs de l’USC et de l’Université Johns Hopkins. En utilisant deux processeurs quantiques Eagle à 127 qubits d’IBM, opérés à distance via le nuage, les chercheurs se sont attaqués à une variante du « problème de Simon » — un défi mathématique lié à la recherche de motifs cachés, considéré comme un précurseur de l’algorithme de factorisation de Shor.
« Il y a déjà eu des démonstrations d’accélérations plus modestes, comme une accélération polynomiale, » explique Lidar, « mais une accélération exponentielle est le type d’amélioration le plus spectaculaire que l’on attend des ordinateurs quantiques. »
Ce qui rend cette réalisation particulièrement importante, c’est que l’accélération est « inconditionnelle », c’est-à-dire qu’elle ne repose sur aucune hypothèse non prouvée concernant les algorithmes classiques. Les précédentes affirmations d’avantage quantique supposaient qu’il n’existait pas de meilleur algorithme classique pour la comparaison. L’écart de performance démontré dans cette recherche double à peu près à chaque variable supplémentaire, créant un avantage insurmontable à mesure que la complexité du problème augmente.
L’équipe a surmonté le plus grand défi de l’informatique quantique — le bruit et les erreurs — en appliquant plusieurs techniques sophistiquées, dont le « découplage dynamique », qui utilise des séquences d’impulsions soigneusement conçues pour isoler les qubits de leur environnement bruyant. Cette méthode a eu l’impact le plus significatif pour démontrer l’accélération quantique.
Bien que Lidar précise que « ce résultat n’a pas d’applications pratiques au-delà de gagner à des jeux de devinettes » et qu’il reste beaucoup de travail avant que les ordinateurs quantiques ne résolvent des problèmes concrets, cette réalisation établit clairement que les ordinateurs quantiques peuvent tenir leur promesse théorique. La recherche ouvre la voie à un avenir où l’informatique quantique pourrait révolutionner des domaines comme l’intelligence artificielle, la cryptographie, la découverte de médicaments et la science des matériaux en s’attaquant à des problèmes computationnels jusqu’ici insolubles.