L’ordinateur quantique Jiuzhang fonctionne en envoyant des particules de lumière (illustrées en rouge) dans un réseau de canaux puis en mesurant les photons au autre fin

Un ordinateur quantique photonique, qui exploite des particules de lumière, ou photons, a effectué un calcul impossible pour un ordinateur conventionnel, rapportent des chercheurs chinois en ligne le 3 décembre dans Science Cette étape, connue sous le nom de suprématie quantique, n’a été franchie qu’une seule fois auparavant, en 2019, par l’ordinateur quantique de Google (SN: 23/10/19) L’ordinateur de Google, cependant, est basé sur des matériaux supraconducteurs et non sur des photons

“Il s’agit de la première confirmation indépendante de l’affirmation de Google selon laquelle vous pouvez vraiment atteindre la suprématie quantique”, déclare l’informaticien théoricien Scott Aaronson de l’Université du Texas à Austin “C’est excitant”

Nommé Jiuzhang d’après un ancien texte mathématique chinois, le nouvel ordinateur quantique peut effectuer un calcul en 200 secondes qui prendrait plus d’un demi-milliard d’années sur l’ordinateur non quantique ou classique le plus rapide au monde

L’appareil de Google, appelé Sycamore, est basé sur de minuscules bits quantiques constitués de matériaux supraconducteurs, qui conduisent l’énergie sans résistance En revanche, Jiuzhang se compose d’un réseau complexe de dispositifs optiques qui transportent les photons autour Ces appareils comprennent des sources lumineuses, des centaines de diviseurs de faisceau, des dizaines de miroirs et 100 détecteurs de photons

En utilisant un processus appelé échantillonnage de bosons, Jiuzhang génère une distribution de nombres qui est extrêmement difficile à reproduire pour un ordinateur classique Voici comment cela fonctionne: les photons sont d’abord envoyés dans un réseau de canaux Là, chaque photon rencontre une série de diviseurs de faisceaux, dont chacun envoie le photon sur deux chemins simultanément, dans ce qu’on appelle une superposition quantique Les chemins fusionnent également, et la division et la fusion répétées font interférer les photons les uns avec les autres selon les règles quantiques

Enfin, le nombre de photons dans chacun des canaux de sortie du réseau est mesuré à la fin Lorsqu’il est répété plusieurs fois, ce processus produit une distribution de nombres basée sur le nombre de photons trouvés dans chaque sortie

S’il est utilisé avec un grand nombre de photons et de nombreux canaux, l’ordinateur quantique produira une distribution de nombres trop complexe pour qu’un ordinateur classique puisse le calculer Dans la nouvelle expérience, jusqu’à 76 photons ont traversé un réseau de 100 canaux Pour l’un des ordinateurs classiques les plus puissants au monde, le supercalculateur chinois Sunway TaihuLight, il était impossible de prévoir les résultats que l’ordinateur quantique obtiendrait pour tout ce qui dépasse environ 40 photons.

Bien que Google ait été le premier à briser la barrière de la suprématie quantique, le jalon n’est “pas une réalisation unique”, déclare Chao-Yang Lu, co-auteur de l’étude et physicien quantique de l’Université des sciences et technologies de Chine à Hefei. «C’est une concurrence continue entre le matériel quantique constamment amélioré et la simulation classique constamment améliorée”Après la revendication de suprématie quantique de Google, par exemple, IBM a proposé un type de calcul qui pourrait permettre à un supercalculateur d’exécuter la tâche effectuée par l’ordinateur de Google, du moins en théorie

Et la suprématie quantique n’indique pas nécessairement que les ordinateurs quantiques sont encore très utiles, car les calculs sont des calculs ésotériques conçus pour être difficiles pour les ordinateurs classiques

Le résultat renforce le profil des ordinateurs quantiques photoniques, qui n’ont pas toujours reçu autant d’attention que les autres technologies, déclare le physicien quantique Christian Weedbrook, PDG de Xanadu, une société torontoise spécialisée dans la construction d’ordinateurs quantiques photoniques. «Historiquement, la photonique a été le cheval noir”

Une limitation de Jiuzhang, note Weedbrook, est qu’il ne peut effectuer qu’un seul type de tâche, à savoir l’échantillonnage de bosons. En revanche, l’ordinateur quantique de Google pourrait être programmé pour exécuter divers algorithmes Mais d’autres types d’ordinateurs quantiques photoniques, y compris ceux de Xanadu, sont programmables

La démonstration de la suprématie quantique avec un autre type d’appareil révèle à quelle vitesse l’informatique quantique progresse, dit Sciarrino «Le fait que maintenant les deux plates-formes différentes soient en mesure de réaliser ce régime… montre que l’ensemble du domaine avance de manière très mature”

H-S Zhong et coll. Avantage de calcul quantique utilisant des photons Science Publié en ligne, le 3 décembre 2020doi: 101126 / scienceabe8770

La rédactrice en physique Emily Conover a un doctoratré en physique de l’Université de Chicago Elle est deux fois vainqueur du DC Prix ​​Newsbrief de la Science Writers ’Association

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Actualités – États-Unis – Le nouvel ordinateur quantique basé sur la lumière Jiuzhang a atteint la suprématie quantique

Source: https://www.sciencenews.org/article/new-light-based-quantum-computer-jiuzhang-supremacy

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