FAQ sur le qubit topologique de Microsoft

• Auteur du texte : Scott Aaronson, informaticien réputé dans les domaines de la théorie de la complexité calculatoire et de l’informatique quantique, auteur de l’ouvrage "Les cours d’informatique quantique de Scott Aaronson"

Q1. Avez-vous vu l’annonce de Microsoft ?

R. Oui, je l’ai vue. Pas besoin de me le demander autant ! Chetan Nayak de Microsoft m’avait fait un briefing privé il y a quelques semaines, et j’ai aussi donné mon avis à ce sujet dans la BBC World Business Report et dans MIT Technology Review.

Q2. Qu’est-ce qu’un qubit topologique ?

R. Il s’agit d’un type particulier de qubit construit à partir d’anyons non abéliens (Nonabelian anyons).

• Les anyons sont des excitations de type particulaire pouvant exister dans des milieux bidimensionnels, et ne sont ni des fermions ni des bosons.
• Ils ont commencé à être étudiés théoriquement à la fin des années 1990 par Alexei Kitaev, Michael Freedman et d’autres.
• Mais ils sont bien plus difficiles à fabriquer et à contrôler que des qubits classiques.

Q3. Pourquoi les qubits topologiques sont-ils importants ?

R. Les qubits topologiques pourraient être plus résistants à la décohérence quantique (Quantum Decoherence).

• Avec des qubits ordinaires, lorsqu’une erreur survient, il faut la corriger par logiciel via la correction d’erreurs quantiques (Quantum Error Correction).
• Les qubits topologiques ont une structure où les erreurs sont physiquement plus difficiles à produire.
• Autrement dit, tant que le tressage (braiding) des anyons non abéliens ne change pas, aucune erreur ne survient.
• Comme ils sont robustes aux erreurs au niveau matériel, la charge de correction logicielle diminue.

Q4. Microsoft a-t-il créé le premier qubit topologique ?

R. Microsoft l’affirme.

• Mais une phrase importante a été relevée dans les documents de relecture de Nature :
  > "Les résultats de cet article ne démontrent pas l’existence d’un mode zéro de Majorana dans le dispositif rapporté."
• Autrement dit, Microsoft affirme avoir fabriqué un qubit topologique, mais l’évaluation par les pairs de Nature ne l’a pas encore reconnu.

Q5. Microsoft n’avait-il pas déjà affirmé en 2018 avoir créé expérimentalement un mode zéro de Majorana, avant de se rétracter ?

R. Exact.

• Pour cette raison, certains experts restent encore prudents vis-à-vis de cette annonce.
• Quand j’ai interrogé Chetan Nayak sur la crédibilité de cette fois-ci, il m’a répondu : "Nous avons maintenant un qubit topologique pleinement fonctionnel. Que voulez-vous de plus ?"

Q6. Cette annonce constitue-t-elle une avancée scientifique importante ?

R. Si ce qui est affirmé est exact, ce serait une étape majeure pour l’informatique quantique topologique et pour la physique.

• Jusqu’à présent, le nombre de qubits topologiques manipulés en expérience est passé de 0 à 1.
• On peut aussi considérer qu’il s’agit de la création d’un nouvel état de la matière (a new state of matter).
• Mais il y a une ironie : cet état n’existe pas dans la nature, seulement dans la revue Nature.

Q7. Est-ce réellement utile ?

R. Pas encore !

• Ne faites pas confiance à quiconque prétend qu’un calcul utile est possible avec 1 qubit ou même 30 qubits.
• Microsoft ne fait pas non plus une telle affirmation.
• Pour savoir à quoi un ordinateur quantique pourra réellement servir à l’avenir, il suffit de parcourir les archives de ce blog sur les vingt dernières années.

Q8. Cette annonce prouve-t-elle que les qubits topologiques sont l’avenir de l’informatique quantique ?

R. Ce n’est pas encore démontré.

• Si l’affirmation de Microsoft est correcte, alors les qubits topologiques n’en sont qu’au niveau où se trouvaient les qubits ordinaires il y a 20 à 30 ans.
• Google, IBM, Quantinuum, QuEra manipulent déjà expérimentalement des dizaines à des centaines de qubits intriqués.
• Pour réussir, les qubits topologiques doivent être bien plus fiables que les approches existantes.
• Comme les transistors ont remplacé les tubes à vide, ils devront offrir un avantage écrasant par rapport aux approches actuelles, mais on ne sait pas encore si ce sera le cas.

Q9. Y a-t-il des entreprises, en dehors de Microsoft, qui travaillent sur les qubits topologiques ?

R. Presque aucune.

• Microsoft est pratiquement la seule grande entreprise sur ce sujet.
• Nokia Bell Labs et l’université de Delft aux Pays-Bas y travaillent également, mais à plus petite échelle.
• Cela reste néanmoins intéressant qu’une entreprise pousse l’approche topologique jusqu’au bout.

Q10. Microsoft pourrait-il fabriquer un million de qubits topologiques en quelques années ?

R. Dans la communication et les articles de vulgarisation scientifique, peut-être ?

• Mais en réalité, “en quelques années” est bien trop optimiste.
• Je souhaite bonne chance à Microsoft et à ses concurrents, et les prochaines années s’annoncent passionnantes.
• À condition, bien sûr, que nous soyons encore capables de préserver une société civilisée d’ici là...

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