Les chercheurs chinois créent un ordinateur quantique super à base de circuit optique

Une équipe de chercheurs issus de divers instituts de recherche en Chine ont récemment démontré la suprématie quantique grâce à un ordinateur quantique photonique. Un article récemment publié par la revue Science décrit l’ordinateur quantique comme « Jiuzhang ».

Selon LiveScience, l’ordinateur quantique, conçu principalement par des chercheurs de l’Université des sciences et de la technologie, est considéré comme nettement plus puissant que l’ordinateur quantique conçu par Google en 2019. En 2019, Google a affirmé avoir conçu le premier ordinateur à atteindre la « suprématie quantique », qui fait référence à l’utilisation d’ordinateurs quantiques pour surpasser les superordinateurs traditionnels actuels. Selon les rapports, Jiuzhang est environ 10 milliards de fois plus rapide que l’ordinateur quantique conçu par Google.

Au cours des dernières années, la Chine a investi massivement dans le domaine de l’informatique quantique, en finançant la recherche au Laboratoire national des sciences de l’information quantique pour environ 10 milliards de dollars. De plus, la Chine est actuellement l’un des leaders mondiaux en matière de réseau quantique. Le réseau quantique utilise la mécanique quantique pour encoder les données lors de leur transmission sur de longues distances.

Les ordinateurs quantiques tirent parti des propriétés uniques des particules quantiques pour obtenir de meilleures performances que les ordinateurs traditionnels. Les ordinateurs classiques ne peuvent traiter que des données existant dans l’un des deux états différents. Les bits dans ce système binaire utilisent des uns et des zéros pour représenter les données et sont intrinsèquement limités par rapport aux bits quantiques (qubits), qui peuvent exister dans plus de deux états à la fois. Cette propriété permet aux ordinateurs quantiques de gérer des problèmes plus complexes et de traiter des tâches beaucoup plus rapidement que les meilleurs superordinateurs d’aujourd’hui.

On a longtemps théorisé que les ordinateurs quantiques pourraient battre de manière spectaculaire les ordinateurs modernes, mais la production d’un ordinateur quantique fiable constitue un défi d’ingénierie qui se poursuit. Les ordinateurs quantiques ont souvent besoin d’être situés dans des environnements contrôlés qui empêchent les fluctuations de température ou d’autres variables environnementales qui pourraient perturber les calculs d’un ordinateur quantique. Les groupes de recherche du monde entier ont expérimenté différentes façons de construire des ordinateurs quantiques. Alors que l’ordinateur quantique de Google reposait sur des matériaux supraconducteurs intégrés à des puces, Jiuzhang repose sur des circuits optiques.

Pour tester Jizhang, l’équipe de recherche l’a fait calculer la sortie d’un circuit qui utilise la lumière et renvoie une liste de nombres. Ce processus est connu sous le nom de Gaussian Boson Sampling. L’objectif était de détecter autant de photons que possible. Jiuzhang est lui-même un circuit optique et il a réussi à détecter en moyenne 43 photons, atteignant un record de 76 photons.

Selon l’article publié dans Science, il a fallu environ 200 secondes pour générer la liste de nombres pour chaque essai de l’ordinateur quantique. Les superordinateurs traditionnels mettraient environ 2,5 milliards d’années pour générer la même liste de nombres. Si le même taux de calcul est valable pour d’autres tâches, les ordinateurs quantiques pourraient effectuer des calculs environ 100 billions de fois plus rapidement que les superordinateurs traditionnels.

Il est important de noter que Jiuzhang ne peut effectuer que la gamme étroite de tâches pour lesquelles il a été conçu, celles qui concernent le Gaussian Boson Sampling. Jiuzhang n’est pas un ordinateur quantique général. Cependant, c’est un pas vers la création d’ordinateurs quantiques pratiques.

Selon TechXplore, l’ordinateur Jiuzhang n’est pas le seul exemple récent de progrès dans la technologie de calcul basée sur la lumière ayant un impact potentiel sur l’intelligence artificielle. Une équipe de chercheurs a récemment examiné les progrès récents concernant l’application du calcul optique aux technologies de calcul visuel, constatant que les plateformes de calcul optique peuvent potentiellement être intégrées à des réseaux de neurones profonds.

L’équipe de recherche a étudié plusieurs exemples de calcul optique aux côtés de l’IA pour constater que l’inférence basée sur l’IA à partir de la lumière se déplaçant sur des appareils optiques pourrait être utilisée pour créer de nouvelles formes de technologies de calcul visuel. Celles-ci incluent des réseaux de neurones optiques qui peuvent traiter et classer rapidement des objets sans avoir besoin d’une alimentation électrique externe, en s’appuyant sur la lumière entrante pour alimenter les calculs.

Les appareils IA fonctionnant dans des systèmes tels que les maisons intelligentes, les capteurs à distance et les véhicules autonomes pourraient améliorer la puissance d’un ordinateur électronique classique en utilisant la lumière pour analyser rapidement les objets et l’environnement qui les entoure. Les systèmes d’ordinateurs hybrides optiques pourraient exploiter à la fois la flexibilité des ordinateurs traditionnels et le parallélisme et la vitesse des ordinateurs optiques.