Des chercheurs chinois créent un super ordinateur quantique piloté par un circuit optique

Une équipe de chercheurs de divers instituts de recherche à travers la Chine a 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 ».

Tel que rapporté par LiveScience, l'ordinateur quantique, conçu principalement par des chercheurs de l'Université des sciences et de la technologie, serait 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. Il semblerait que Jiuzhang soit environ 10 milliards de fois plus rapide que l'ordinateur quantique conçu par Google.

Au cours des dernières années, la Chine a fait des investissements massifs dans le domaine de l'informatique quantique, 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 des réseaux quantiques. Les réseaux quantiques utilisent la mécanique quantique pour coder les données lorsqu'elles sont transmises sur de longues distances.

Les ordinateurs quantiques profitent des propriétés uniques des particules quantiques afin d’obtenir de meilleures performances que les ordinateurs traditionnels. Les ordinateurs classiques ne peuvent traiter que les données qui existent dans l'un des deux états différents. Les bits de ce système binaire utilisent des uns et des zéros pour représenter les données, et ils sont intrinsèquement limités par rapport aux bits quantiques (qubits), qui peuvent exister dans plus de deux états en même temps. Cette propriété permet aux ordinateurs quantiques de gérer des problèmes plus complexes et de traiter des tâches beaucoup plus rapidement que même les meilleurs supercalculateurs actuels.

On a longtemps émis l'hypothèse que les ordinateurs quantiques pourraient considérablement battre les ordinateurs modernes, mais la production d'un ordinateur quantique fiable est un défi d'ingénierie toujours en cours. Les ordinateurs quantiques doivent souvent être situés dans des environnements contrôlés qui empêchent les fluctuations de température ou d'autres variables environnementales susceptibles de fausser les calculs d'un ordinateur quantique. Des groupes de recherche du monde entier ont expérimenté différentes manières de construire des ordinateurs quantiques. Alors que l'ordinateur quantique remporté par Google reposait sur des matériaux supraconducteurs intégrés à des puces, Jiuzhang s'appuie sur des circuits optiques.

Afin de tester Jizhang, l'équipe de recherche lui a demandé de calculer la sortie d'un circuit qui utilise la lumière et renvoie une liste de nombres. Ce processus est connu sous le nom de Échantillonnage boson gaussien. Le but était de détecter autant de photons que possible. Jiuzhang est lui-même un circuit optique et il a réussi à détecter une moyenne de 43 photons, atteignant un record de 76 photons.

Selon l'article publié dans Science, il a fallu environ 200 secondes pour générer la liste des nombres pour chaque essai de l'ordinateur quantique. Les supercalculateurs traditionnels mettraient environ 2.5 milliards d'années pour générer la même liste de nombres. Si le même taux de calcul s'applique à d'autres tâches, les ordinateurs quantiques pourraient être capables d'effectuer des calculs environ 100 XNUMX milliards 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 développé, celles qui sont centrées sur l'échantillonnage du boson gaussien. Jiuzhang n'est pas un ordinateur quantique général. Cependant, c'est une étape vers la création d'ordinateurs quantiques pratiques.

Comme l'a rapporté TechXplore, l'ordinateur Jiuzhang n'est pas le seul exemple récent d'avancées de la technologie informatique basée sur la lumière à avoir des impacts potentiels sur l'intelligence artificielle. Une équipe de chercheurs a récemment passé en revue les avancées récentes concernant l'application de l'informatique optique aux technologies d'informatique visuelle, constatant que les plates-formes informatiques optiques peuvent potentiellement s'intégrer à des réseaux de neurones profonds.

L'équipe de recherche a étudié plusieurs exemples d'informatique optique aux côtés de l'IA pour découvrir que l'inférence de l'IA basée sur le déplacement de la lumière à travers les dispositifs optiques pourrait être utilisée pour créer de nouvelles formes de technologies d'informatique visuelle. Ceux-ci incluent des réseaux de neurones optiques capables de traiter et de classer rapidement des objets sans avoir besoin d'une alimentation externe, en s'appuyant sur la lumière entrante pour alimenter les calculs.

Les dispositifs d'intelligence artificielle 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 ordinaire en utilisant la lumière pour analyser rapidement les objets et l'environnement entourant cet objet. Les systèmes informatiques optiques hybrides pourraient tirer parti à la fois de la flexibilité des ordinateurs traditionnels et du parallélisme et de la vitesse des ordinateurs optiques.