L'équipe d'IA quantique de Google a annoncé une avancée majeure plus tôt cette année.La nouvelle génération de puces quantiques « Willow »Un nouvel algorithme appelé « Quantum Echoes » a été exécuté avec succès, réalisant la première « suprématie quantique vérifiable » au monde.
Google a souligné que l'algorithme fonctionne environ 13 000 fois plus vite sur la puce Willow que le supercalculateur classique le plus rapide au monde. Cela signifie que, pour la première fois, l'informatique quantique peut dépasser empiriquement les limites de l'informatique traditionnelle sur des algorithmes spécifiques. Ceci est considéré comme une étape importante dans l'application pratique des ordinateurs quantiques.
Basé sur les recherches du lauréat du prix Nobel 2025 Michel Devoret
Il convient de noter que la base théorique et le fondement matériel de cette technologie révolutionnaire sont étroitement liés aux résultats de recherche qui viennent de remporter le prix Nobel de physique 2025.
Michel Devoret, l'un des lauréats, est actuellement scientifique en chef du matériel quantique chez Google Quantum AI et professeur de physique appliquée à l'université de Yale.
Google a souligné que le professeur Michel Devoret et ses co-lauréats, John Martinis (ancien responsable du matériel chez Google Quantum AI) et John Clarke, ont été les pionniers de la recherche sur les circuits quantiques supraconducteurs dans les années 1980, démontrant que les effets quantiques à l'échelle macroscopique peuvent être contrôlés et mesurés. Leurs circuits supraconducteurs, construits à l'aide de jonctions Josephson, constituent le fondement technologique des qubits supraconducteurs de la puce Willow actuelle de Google.
Hartmut Neven, fondateur de Google Quantum AI, a déclaré : « Quantum Echoes démontre non seulement une avancée majeure en matière de performances matérielles, mais aussi l'importance de la recherche fondamentale comme celle de Michel Devoret. Ce sont ces avancées théoriques qui font véritablement avancer la technologie quantique vers des applications pratiques. »
« Échos quantiques » : utiliser le « retournement temporel » pour écouter les échos quantiques
Selon une étude publiée par Google dans la revue Nature研究La technologie de base de l'algorithme « Quantum Echoes » consiste à exécuter un algorithme appelé « corrélateur de temps hors service » (OTOC) sur la puce Willow.
Vadim Smelyanskiy, chercheur chez Google, a expliqué que cette technologie s'apparente à un « sonar » avancé. Les chercheurs injectent un signal précis dans le système quantique de la puce Willow, puis « inversent » son évolution et « écoutent » l'« écho quantique » qui en résulte, analysant les subtiles variations du signal.
Google explique que ces échos sont amplifiés par un phénomène appelé interférence constructive, ce qui rend leurs mesures extrêmement sensibles. Ce mécanisme permet de révéler avec précision l'évolution des états quantiques, décrivant ainsi la structure interne des particules ou des molécules dans les systèmes naturels.
Obtenir un avantage « vérifiable », simuler des structures moléculaires comme « voir le nom sur la coque d'un navire »
Google a souligné que la plus grande différence entre cette réalisation et la « suprématie quantique » démontrée en 2019 est la « vérifiabilité ».
L'expérience d'échantillonnage aléatoire de circuits (RCS) de 2019 a seulement démontré que les ordinateurs quantiques peuvent accomplir des tâches spécifiques que les supercalculateurs ne peuvent pas accomplir. Cependant, l'expérience « Quantum Echoes » met en évidence un algorithme aux implications physiques concrètes. Ses résultats sont non seulement reproductibles, mais peuvent également être comparés à ceux d'autres ordinateurs quantiques de même niveau, posant ainsi les bases d'outils pratiques.
Google a expliqué que par le passé, lorsqu'on utilisait un sonar pour détecter des épaves de navires sur le fond marin, on pouvait seulement obtenir une image floue indiquant « qu'il y a quelque chose là-bas » ; et la technologie « Quantum Echoes » revient à permettre aux scientifiques de « voir directement la plaque signalétique sur la coque ».
Lors d'une expérience menée en collaboration avec l'Université de Californie à Berkeley, l'équipe a utilisé cet algorithme pour simuler avec succès les structures de molécules contenant 15 et 28 atomes. Les résultats étaient non seulement cohérents avec les expériences traditionnelles de résonance magnétique nucléaire (RMN), mais ont également révélé des détails moléculaires jusqu'alors difficiles à observer.
La grande stabilité de la puce Willow est la clé
La clé de cette réussite réside dans le faible taux d'erreur et la grande stabilité de la puce Willow. Yu Chen, directeur du matériel d'IA quantique de Google, a souligné que la puce Willow atteint une fidélité de porte à un qubit de 99.97 % et une fidélité de porte d'intrication de 99.88 % sur son réseau de 105 qubits, tout en fonctionnant à des vitesses exceptionnellement élevées.
L'algorithme fonctionne sur la puce Willow avec une telle précision et une telle complexité que Google affirme que le projet a effectué un billion de mesures, une fraction significative du nombre total de mesures jamais effectuées par un ordinateur quantique.
Google a déclaré que cette technologie pourrait être appliquée à l'avenir à des domaines tels que le développement de médicaments, la science des matériaux et même la conception de matériaux quantiques. Google avance actuellement dans son plan de développement matériel, la prochaine phase (Milestone 3) visant à obtenir des « qubits logiques » à longue durée de vie et à correction d'erreurs.
