De tous les refrains courants dans le monde de l’informatique, la phrase « si seulement le logiciel rattrapait le matériel » aurait probablement un rang assez élevé. Et pourtant, le logiciel rattrape parfois le matériel. En fait, il semble que cette fois, les logiciels puissent aller jusqu’à déverrouiller les calculs quantiques pour les ordinateurs classiques. C’est selon des chercheurs du RIKEN Center for Quantum Computing, au Japon, qui ont publié des travaux sur un algorithme qui accélère considérablement une charge de travail informatique quantique spécifique. Plus important encore, la charge de travail elle-même – appelée opérateurs d’évolution temporelle – a des applications en physique de la matière condensée et en chimie quantique, deux domaines qui peuvent ouvrir de nouveaux mondes au sein du nôtre.
Normalement, un algorithme amélioré ne serait pas complètement hors du commun ; les mises à jour sont partout, après tout. Chaque mise à jour d’application, mise à jour logicielle ou mise à niveau du micrologiciel apporte essentiellement un code révisé qui résout les problèmes ou améliore les performances (espérons-le). Et les algorithmes améliorés sont agréables, comme peut en témoigner toute personne possédant une carte graphique AMD ou NVIDIA. Mais avouons-le : nous sommes habitués à être déçus des mises à jour de performances.
Et pourtant dans ce cas, les gains de performances sont extraordinaires. Vraiment, les résultats pourraient difficilement être plus impressionnants. Grâce à l’algorithme amélioré (lui-même un hybride de méthodes quantiques et classiques), les futurs ordinateurs quantiques peuvent être rendus plus simples que nous ne le pensions possible : ils seront capables de résoudre des problèmes plus importants plus tôt que prévu et à moindre coût. Mais les gains de performances ne s’arrêtent pas là. Ils pourraient permettre aux machines conventionnelles de traiter les degrés de complexité que seul un ordinateur quantique pourrait soi-disant résoudre.
« Les opérateurs d’évolution temporelle sont d’énormes grilles de nombres qui décrivent les comportements complexes des matériaux quantiques », a expliqué Kaoru Mizuta du RIKEN Center for Quantum Computing. « Ils sont d’une grande importance car ils donnent aux ordinateurs quantiques une application très pratique – une meilleure compréhension de la chimie quantique et de la physique des solides. »
L’amélioration de l’algorithme supprime les ordinateurs quantiques de la technique de trotterisation déployés jusqu’à présent – déjà soupçonnés d’être insoutenables pour une mise à l’échelle à long terme. Cela est dû au fait que la technique nécessite un nombre énorme de portes quantiques, chaque porte nécessitant un nombre variable de qubits programmés pour exécuter une fonction donnée. Même le Condor QPU (Quantum Processing Unit) d’IBM de 1 121 qubits, qui doit sortir cette année, aurait du mal à activer autant de portes quantiques que Trotterization devrait en nécessiter pour des charges de travail qui signifient réellement quelque chose dans l’informatique quantique conditions.
Non, l’informatique quantique ne se produira pas dans nos smartphones. D’une certaine manière, les réfrigérateurs supraconducteurs d’aujourd’hui pourraient être comparés à l’ENIAC d’avant l’aube des micropuces intégrées. Ou passer de ce point à l’équivalent des processeurs ou des meilleurs GPU les plus rapides d’aujourd’hui. C’est la route qui nous attend pour quantum – celle où le coup de départ sonne toujours.