Willow, la puce quantique de pointe de Google

• Willow, la nouvelle puce quantique développée par Google, rapproche d’un pas supplémentaire la construction d’ordinateurs quantiques à grande échelle grâce à une réduction du taux d’erreur et à une amélioration des performances
• Willow a achevé en seulement 5 minutes un calcul qui demanderait 10 zetta-années (10^25 ans) à un supercalculateur classique, démontrant ainsi le potentiel du calcul quantique.

Principaux résultats et fonctionnalités

• Innovation dans la correction d’erreurs quantiques :
  • réussite de la réduction exponentielle du taux d’erreur tout en utilisant davantage de qubits
  • atteinte du jalon crucial « below threshold » dans la correction d’erreurs quantiques
  • mise en œuvre d’une correction d’erreurs en temps réel pour garantir stabilité et fiabilité
• Performances de calcul écrasantes :
  • lors du benchmark de random circuit sampling (RCS), exécution des tâches des milliards de fois plus vite que les supercalculateurs classiques
  • record actuel de performance pour une puce quantique avec 105 qubits
• Nouveau procédé de fabrication :
  • conception et fabrication dans des installations de production de pointe
  • maximisation de la qualité à la fois des composants individuels et de l’intégration système

Les avancées technologiques de Willow

1. Correction d’erreurs quantiques

• Des tests progressifs ont été menés avec des réseaux de qubits (3x3, 5x5, 7x7), permettant de réduire de moitié le taux d’erreur
• démonstration qu’« un système quantique devient plus puissant à mesure que le nombre de qubits augmente »

2. Benchmark RCS

• Random circuit sampling :
  • vérifie si un ordinateur quantique peut exécuter des tâches qu’un ordinateur classique ne peut pas résoudre
  • Willow a enregistré la meilleure performance jamais atteinte en RCS, démontrant ainsi la « suprématie quantique »

3. Qualité de la conception et de la fabrication

• amélioration par 5 du temps T1 (la durée pendant laquelle un qubit conserve son excitation), à environ 100 microsecondes
• maximisation des performances globales du système grâce à la combinaison de qubits et de portes de haute qualité

Les possibilités et l’avenir de Willow

Potentiel d’applications commerciales

• Willow ouvre la voie au développement d’algorithmes quantiques « pratiques et utiles commercialement »
• l’objectif suivant est de démontrer le premier calcul utile où un ordinateur quantique résout un problème réel

Synergie entre calcul quantique et IA

• rôle clé attendu dans la génération de données d’entraînement pour l’IA, la découverte de nouveaux médicaments et la conception de batteries à haute efficacité énergétique
• la montée en échelle et les performances du calcul quantique devraient accélérer les avancées de l’IA

Willow s’impose comme une plateforme appelée à stimuler l’innovation dans des domaines variés, comme la science, l’énergie et l’IA, en démontrant le potentiel d’une exploitation commerciale du calcul quantique.

[GN⁺]

Avis sur Hacker News

• Il s’agit d’une annonce importante pour l’informatique quantique. Les algorithmes non résistants au quantique utilisant des clés de 256 bits nécessitent environ 2 500 qubits. Montrer de manière stable plus de 100 qubits est quelque chose que beaucoup pensaient impossible. L’informatique quantique pourrait changer énormément de choses, ce qui pousse certains à vouloir l’ignorer. L’IA et la sécurité des données pourraient être profondément bouleversées.

• L’API a été ouverte, mais la réponse revient 300 ms avant l’envoi de la requête. Je me demande s’il faut utiliser des blocs try{} et predestined{} pour gérer ça, ou bien la bibliothèque Bootstrap Paradox.

• Il existe cette idée que les calculs quantiques se déroulent dans plusieurs univers parallèles. Il y a un grand fossé entre les preuves et les conclusions. Je me demande si les spécialistes de l’informatique quantique pensent vraiment qu’ils empruntent de la capacité de calcul à d’autres univers.

• Je me demande si les autres vont devoir attendre le blog de Scott Aaronson pour évaluer l’importance de cette annonce.

• Le calcul de benchmark standard exécuté par Willow en moins de 5 minutes prendrait 10 sextillions d’années au supercalculateur le plus rapide d’aujourd’hui.

• Il existe cette idée que les calculs quantiques se déroulent dans plusieurs univers parallèles. Je me demande si cela injecte de l’entropie dans d’autres univers, s’il est possible de calculer combien d’univers existent à partir du temps de calcul, et comment ces autres univers sont refroidis alors qu’il faut refroidir la puce quantique dans le nôtre.

• C’est un bon moment pour apprendre rigoureusement les fondements mathématiques de l’informatique quantique. On peut étudier en autonomie via la Quantum Formalism Academy.

• L’affirmation selon laquelle, sur Willow, plus on utilise de qubits, moins il y a d’erreurs et plus le système devient quantique est vraiment stupéfiante. Cela contredit l’expérience historique de la correction d’erreurs quantiques.

• J’ai rencontré Julian à l’UCSB. Il était très intelligent, aimable et extraverti. Je suis ravi de voir la publication de ses recherches.

• Selon le blog Google Research, c’est le premier processeur quantique dont les qubits corrigés des erreurs s’améliorent exponentiellement à mesure qu’ils grandissent. Cela inverse fondamentalement le problème de mise à l’échelle du calcul quantique.