Google revendique la suprématie quantique, IBM y voit une expérience de laboratoire

Google a publié son affirmation dans un article sur NASA.gov, retiré par la suite. C'est le signe le plus sérieux à ce jour que des processeurs quantiques peuvent surpasser des machines classiques sur une tâche étroite. Fortune s'est procuré une copie du document et rapportait le 20 septembre 2019 qu'un porte-parole de Google refusait de confirmer son authenticité. Une source interne a indiqué au magazine que la NASA avait publié l'article trop tôt, avant la fin de l'évaluation par les pairs.

Les chiffres sont nets. « Notre processeur met environ 200 secondes pour échantillonner 1 000 000 fois une instance du circuit quantique, alors qu'un supercalculateur de pointe en mettrait environ 10 000 ans pour la tâche équivalente », écrivent les chercheurs. Sur un serveur Google Cloud, la même expérience prendrait 50 000 000 000 000 heures. Sur le processeur quantique, elle a duré 30 secondes.

Cet écart constitue tout l'argument. Google nomme la machine Sycamore, une puce à 53 qubits dérivée d'un design à 72 qubits baptisé Bristlecone. L'article affirme que les qubits supraconducteurs peuvent désormais effectuer des calculs « au-delà de la portée des supercalculateurs classiques les plus rapides disponibles aujourd'hui ». Il précise que l'expérience « marque le premier calcul réalisable uniquement sur un processeur quantique ».

Tout le monde ne partage pas cette lecture.

Dario Gil, qui dirige IBM Research, a déclaré à Fortune que ce résultat ne devait pas servir de mesure de progrès. « L'expérience et le terme de suprématie seront mal compris par presque tout le monde », a-t-il dit. Il la décrit comme une expérience de laboratoire très particulière, sans applications pratiques. Selon lui, les ordinateurs quantiques travailleront aux côtés des machines classiques plutôt que de les remplacer. Jim Clarke, directeur du matériel quantique chez Intel Labs, y voit « un jalon notable ». Il souligne toutefois qu'un ordinateur quantique commercialement viable exige encore de nombreuses avancées en R&D. « Le développement n'en est qu'au premier kilomètre de ce marathon, mais nous croyons fermement au potentiel de cette technologie », a déclaré Clarke.

La controverse n'est pas nouvelle. En avril 2017, John Martinis, qui dirige le groupe de recherche quantique de Google, déclarait à MIT Technology Review s'être donné jusqu'à la fin de cette année-là pour atteindre la suprématie quantique. L'équipe venait de construire une puce à six qubits disposée en grille de deux par trois. Ce montage testait une méthode de fabrication où les qubits et leur câblage de contrôle sont réalisés sur des puces séparées, puis assemblés par bump bonding. Martinis précisait qu'une grille de 49 qubits serait nécessaire pour l'expérience proprement dite. « Nous pensons être prêts à faire cette expérience. C'est quelque chose que nous pouvons faire maintenant », a-t-il déclaré au magazine.

En décembre 2017, lors d'une conférence sur l'informatique quantique pour les entreprises à NASA Ames, Martinis contestait la manière dont la course était comptabilisée. « Les communiqués de presse parlent toujours de course spatiale quantique en nombre de qubits », a-t-il dit, selon Gizmodo. « Ce n'est pas qu'une question de quantité, c'est une question de qualité des qubits. » Il indiquait alors que Google fabriquait un dispositif de 49 ou 50 qubits et commencerait les tests dans les deux semaines.

IBM avait son propre calendrier. Le 10 novembre 2017, l'entreprise annonçait que ses scientifiques avaient construit et mesuré un prototype de processeur à 50 qubits. Dario Gil déclarait alors que c'était la première fois qu'une entreprise construisait un ordinateur quantique à cette échelle. Seth Lloyd, professeur de génie mécanique au MIT, non impliqué dans la recherche, a déclaré à Associated Press qu'IBM avait probablement encore des défauts à corriger, mais que l'annonce signalait un progrès important.

L'échelle, cependant, s'est révélée une cible mouvante. En mars 2019, IBM mettait en avant une autre mesure, le Quantum Volume. Celle-ci combine le nombre de qubits avec la connectivité, le temps de cohérence, les erreurs de porte et de mesure, la diaphonie entre dispositifs et l'efficacité du compilateur. IBM indiquait que son Q System One, doté d'un processeur à 20 qubits, atteignait un Quantum Volume de 16, le double de son système IBM Q précédent. L'entreprise prévoyait que le Quantum Volume devrait doubler chaque année pour atteindre l'avantage quantique en une décennie.

Ce que Google a démontré, en revanche, est un banc d'essai plutôt qu'un produit. La formulation de l'article reste prudente. L'informatique quantique « passe d'un sujet de recherche à une technologie qui ouvre de nouvelles capacités de calcul », et « nous ne sommes qu'à un algorithme créatif d'applications utiles à court terme ». C'est une affirmation sur ce qui pourrait suivre, pas sur ce que la machine fait aujourd'hui.

L'expérience échantillonne des nombres générés aléatoirement via des circuits spécialisés. Elle n'a pas d'usage industriel évident. Les chercheurs de Google prévoient que la puissance de calcul quantique « croîtra à un rythme doublement exponentiel ». Ce rythme dépasserait le doublement d'environ deux ans de l'informatique classique décrit par la loi de Moore. Savoir si cette courbe tient, c'est précisément ce que l'évaluation par les pairs, et les prochaines machines, trancheront.