Dans un avenir proche, les ordinateurs quantiques pourraient changer radicalement notre compréhension de la résolution des problèmes et des calculs. Cependant, cette technologie se heurte encore à un obstacle majeur : la vulnérabilité aux erreurs des bits quantiques, qui sont des éléments clés de l’ordinateur quantique. Google vient de franchir une étape importante avec son récent succès dans la correction des erreurs quantiques.
Les chercheurs du Quantum Artificial Intelligence Lab de Google ont réussi à combiner 97 bits quantiques sujets aux erreurs en un bit quantique logique qui présente un taux d’erreur nettement inférieur. Il s’agit d’une étape importante vers la création d’ordinateurs quantiques tolérants aux erreurs, qui pourraient à l’avenir effectuer des calculs complexes.
Défis de la correction d’erreur quantique
Le plus grand défi pour les ordinateurs quantiques est la forte probabilité d’erreurs dans les opérations de calcul. Dans les systèmes actuels, la probabilité d’erreur est comprise entre 0,01 et 1 pour cent selon l’opération. Comme les ordinateurs quantiques nécessitent potentiellement des milliers d’étapes de calcul, cela signifie que la possibilité d’erreurs augmente de manière exponentielle. Sans une correction efficace des erreurs, les avantages des ordinateurs quantiques seraient difficilement exploitables dans la pratique.
Les chercheurs de Google ont développé une méthode dans laquelle les informations quantiques sont réparties sur plusieurs bits quantiques. Les bits de mesure assurent ainsi la stabilité des états sans modifier directement les informations. Cette approche redondante, également utilisée dans les ordinateurs classiques, a permis de créer un bit quantique logique plus robuste.
Un progrès décisif – mais pas encore l’objectif
Google a pu passer sous un seuil d’erreur critique en réduisant le taux d’erreur d’un système de 97 bits quantiques à la moitié des erreurs d’un système de 49 bits quantiques. Ces progrès sont très appréciés par les experts et peuvent être comparés aux résultats novateurs de 2019, lorsque Google a démontré pour la première fois que les ordinateurs quantiques pouvaient surpasser les ordinateurs traditionnels dans certaines tâches.
Malgré ces développements prometteurs, la recherche quantique doit encore relever d’énormes défis. La prochaine étape consiste à effectuer des opérations arithmétiques de base avec les bits logiques quantiques stabilisés. À long terme, ces bits stables devraient être utilisés pour permettre des calculs complexes et tolérants aux pannes.
Ordinateurs quantiques tolérants aux pannes et leur application
Bien que les progrès réalisés jusqu’à présent soient impressionnants, il reste encore un long chemin à parcourir avant que les ordinateurs quantiques ne soient capables de résoudre des problèmes vraiment complexes. On estime qu’environ 1457 bits quantiques physiques sont nécessaires pour atteindre un taux d’erreur de 1 sur 1 000 000 – une condition minimale pour résoudre des problèmes simples.
Pour des défis plus complexes, tels que la rupture des méthodes de cryptage modernes, des milliers de bits logiques quantiques sont même nécessaires. Il est donc urgent de réaliser de nouveaux progrès dans la correction d’erreurs quantiques et d’améliorer l’efficacité des algorithmes afin de réduire le nombre de bits quantiques physiques nécessaires.
Un chemin clair devant nous
Les résultats actuels de Google et d’autres groupes de recherche constituent une base solide pour le développement des ordinateurs quantiques du futur. Bien que de nombreux obstacles techniques subsistent, les progrès récents rendent plus tangible l’objectif d’un ordinateur quantique performant et tolérant aux pannes. Il reste à voir si et comment la technologie s’établira dans la pratique, mais la perspective est désormais plus claire que jamais.
