Informatique quantique : derrière la bataille Google-IBM, quelle place pour la France ?

Google a-t-il atteint la « suprématie quantique » ? Le groupe américain l'affirme dans un rapport que la revue Nature a publié en date du 23 octobre 2019.

Ce rapport avait déjà fait parler de lui, ayant filtré voilà quelques semaines sur le site de la NASA.

IBM avait fini par le contester. De son avis, Google n'a pas atteint la « suprématie quantique ». Tout du moins au sens de la définition attribuée au physicien théoricien John Preskill : le point où un ordinateur quantique parvient à réaliser une tâche qu'un ordinateur classique ne peut accomplir.

À armes inégales ?

Pour son expérimentation, Google a utilisé un processeur à 53 qubits fait d'aluminium et d'indium.

Baptisée Sycamore, la puce utilise des qubits supraconducteurs (résonateurs de 5 à 7 GHz) disposés en treillis et connectés par l'intermédiaire de coupleurs.

Les chercheurs affirment avoir effectué en un peu plus de 3 minutes une tâche qui aurait nécessité environ 10 000 ans sur le top des supercalculateurs actuels.

La tâche en question a consisté à exécuter des portes aléatoires puis à restituer, en base 2, les résultats produits.

D'après IBM, deux jours et demi « au pire » suffiraient à faire la même chose sur un système classique, avec davantage de fiabilité.
La différence s'expliquerait par le fait que Google n'a pas exploité tous les éléments à sa disposition. Entre autres, le stockage sur disque et des techniques comme l'agrégation de portes ou le double-buffering.

Pour Big Blue, parler de suprématie quantique est trompeur, ne serait-ce que par le fait que ces machines d'un nouveau genre « fonctionneront toujours de concert avec les ordinateurs traditionnels ».

Le consultant Olivier Ezratty,  spécialiste du sujet, a analysé les caractéristiques de l'algorithme utilisé par Google. Il a noté, entre autres, l'absence de recours à des codes de correction d'erreurs*. Cela libère de nombreuses portes quantiques et d'autant plus de puissance de calcul, mais il est difficile d'imaginer reproduire une telle configuration en « conditions réelles ». Même chose pour la superposition, exploitée sur l'ensemble des qubits utilisés, ne laissant aucune mémoire tampon.

Un écosystème à structurer

Google dit avoir mené, en marge de cette expérimentation, des travaux dans la simulation physique et chimique, ainsi que dans l'intelligence artificielle.

La multinationale projette des cas d'usage du quantique dans la conception de matériaux, d'engrais et de médicaments.

L'expérimentation en elle-même pourrait avoir des applications dans les protocoles de cryptographie, en ce qu'elle permet de prouver qu'un nombre a bien été généré aléatoirement.

En France, la députée LREM Paula Forteza est chargée d'une mission parlementaire sur l'informatique quantique. Objectif : bâtir la stratégie nationale de la France en la matière. Les orientations devraient être dévoilées au mois de novembre.
Dans un point d'étape daté du 7 octobre, l'élue souligne la qualité de notre tissu de chercheurs en physique fondamentale. Mais déplore « l'absence de pont entre recherche et industrie ».

Autre problématique : l'investissement.
Une étude France Digitale menée avec le cabinet Wavestone aborde ce point. Il en ressort l'existence, dans l'Hexagone, d'un seul fonds spécialisé : Quantonation, monté à l'initiative de Charles Beigbeder et de Christophe Jurczak.

France Digitale répertorie 16 start-up, soit le deuxième écosystème du continent derrière le Royaume-Uni (20) et devant l'Allemagne (14).

Au niveau européen, les projets se concentrent essentiellement sur le développement de hardware et de composants. La Commission soutient l'effort sous la bannière Quantum Flagship. Elle a débloqué, dans ce cadre, une enveloppe d'un milliard d'euros sur 10 ans.

* Google affirme néanmoins être capable de réduire les erreurs en régulant les interactions entre qubits voisins.

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