Dans ce que les experts qualifient de « Graal » de l’informatique quantique, des chercheurs ont enfin démontré une accélération exponentielle inconditionnelle par rapport aux ordinateurs classiques, concrétisant une promesse théorique qui n’existait jusqu’ici que sur le papier.
Cette percée provient d’une équipe menée par Daniel Lidar, professeur d’ingénierie à l’USC et spécialiste de la 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 cloud, les chercheurs se sont attaqués à une variante du « problème de Simon » – un défi mathématique consistant à trouver des 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’accélération le plus spectaculaire que nous attendons des ordinateurs quantiques. »
Ce qui rend cette réalisation particulièrement significative, 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 principal 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 spectaculaire dans la démonstration de l’accélération quantique.
Lidar précise que « ce résultat n’a pas d’applications pratiques au-delà de la résolution de jeux de devinettes », et qu’il reste beaucoup à faire avant que les ordinateurs quantiques ne résolvent des problèmes concrets. Cependant, cette réussite établit fermement 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 tels que l’intelligence artificielle, la cryptographie, la découverte de médicaments ou la science des matériaux, en s’attaquant à des problèmes computationnels jusqu’ici insolubles.