Google revendique la suprématie quantique, IBM parle d'une expérience de laboratoire

L'affirmation de Google figure dans un article publié sur NASA.gov avant d'être retiré. C'est l'indication la plus sérieuse à ce jour que des processeurs quantiques peuvent surpasser des machines classiques sur une tâche étroite. Fortune s'est procuré une copie de l'article et rapportait le 20 septembre 2019 qu'un porte-parole de Google refusait de confirmer son authenticité. Une source au sein de l'entreprise a déclaré à Fortune que la NASA avait publié l'article trop tôt, avant que l'évaluation par les pairs ne suive son cours.

Les chiffres de l'article sont nets. « Alors que notre processeur prend environ 200 secondes pour échantillonner 1 000 000 de fois une instance du circuit quantique, un supercalculateur de pointe aurait besoin d'environ 10 000 ans pour accomplir la tâche équivalente », écrivent les chercheurs. Sur un serveur Google Cloud, la même expérience prendrait environ 50 000 000 000 000 heures. Sur le processeur quantique, elle a pris 30 secondes.

Cet écart, c'est tout l'argument. Google appelle la machine Sycamore, une puce à 53 qubits réduite à partir d'un design à 72 qubits nommé Bristlecone. L'article affirme que les qubits supraconducteurs peuvent désormais effectuer des calculs « au-delà de la portée des supercalculateurs classiques les plus rapides disponibles aujourd'hui ». Il ajoute que l'expérience « marque le premier calcul qui ne peut être effectué que sur un processeur quantique ».

Tout le monde ne le lit pas ainsi.

Dario Gil, qui dirige IBM Research, a déclaré à Fortune que ce résultat ne devait pas servir de mesure de progrès. « L'expérience et le terme de suprématie seront mal compris par presque tous », a-t-il dit. Il la décrit comme une expérience de laboratoire très particulière, sans applications pratiques. Les ordinateurs quantiques, selon lui, travailleront aux côtés des machines classiques plutôt que de les remplacer. Jim Clarke, directeur du matériel quantique chez Intel Labs, y voit « un jalon notable ». Il affirme toutefois qu'un ordinateur quantique commercialement viable exige encore beaucoup d'avancées en R&D. « Le développement n'en est qu'au premier kilomètre de ce marathon, mais nous croyons fermement au potentiel de cette technologie », a déclaré Clarke.

La controverse n'est pas nouvelle. Deux ans plus tôt, en avril 2017, John Martinis, qui dirige le groupe de recherche quantique de Google, déclarait à MIT Technology Review s'être donné jusqu'à la fin de cette année-là pour atteindre la suprématie quantique. L'équipe venait de construire une puce à six qubits disposée en grille de deux par trois. Ce montage testait une méthode de fabrication où les qubits et leur câblage de contrôle sont réalisés sur des puces séparées, puis assemblés par bump bonding. Martinis précisait qu'une grille de 49 qubits serait nécessaire pour l'expérience proprement dite. « Nous pensons être prêts à faire cette expérience. C'est quelque chose que nous pouvons faire maintenant », a-t-il déclaré au magazine.

En décembre 2017, lors d'une conférence sur l'informatique quantique pour les entreprises à NASA Ames, Martinis contestait la manière dont la course était comptabilisée. « Les communiqués de presse parlent toujours de course spatiale quantique en nombre de qubits », a-t-il dit, selon Gizmodo. « Ce n'est pas qu'une question de quantité, c'est une question de qualité des qubits. » Il indiquait alors que Google fabriquait un dispositif de 49 ou 50 qubits et commencerait les tests dans les deux semaines.

IBM avait son propre calendrier. Le 10 novembre 2017, l'entreprise annonçait que ses scientifiques avaient construit et mesuré un prototype de processeur à 50 qubits. Dario Gil déclarait alors que c'était la première fois qu'une entreprise construisait un ordinateur quantique à cette échelle. Seth Lloyd, professeur de génie mécanique au MIT, non impliqué dans la recherche, a déclaré à Associated Press qu'IBM avait probablement encore des défauts à corriger, mais que l'annonce signalait un progrès important.

L'échelle, cependant, s'est révélée une cible mouvante. En mars 2019, IBM mettait en avant une autre mesure, le Quantum Volume. Celle-ci combine le nombre de qubits avec la connectivité, le temps de cohérence, les erreurs de porte et de mesure, la diaphonie entre dispositifs et l'efficacité du compilateur. IBM indiquait que son Q System One, doté d'un processeur à 20 qubits, atteignait un Quantum Volume de 16, le double de son système IBM Q précédent. L'entreprise prévoyait que le Quantum Volume devrait doubler chaque année pour atteindre l'avantage quantique en une décennie.

Ce que Google a démontré, en revanche, est un banc d'essai plutôt qu'un produit. La formulation de l'article reste prudente. L'informatique quantique « passe d'un sujet de recherche à une technologie qui ouvre de nouvelles capacités de calcul », et « nous ne sommes qu'à un algorithme créatif d'applications utiles à court terme ». Voilà une affirmation sur ce qui pourrait suivre, pas sur ce que la machine fait aujourd'hui.

L'expérience échantillonne des nombres générés aléatoirement via des circuits spécialisés. Elle n'a pas d'usage industriel évident. Les chercheurs de Google prévoient que la puissance de calcul quantique « croîtra à un rythme doublement exponentiel ». Ce rythme dépasserait le doublement d'environ deux ans de l'informatique classique décrit par la loi de Moore. Savoir si cette courbe tient, c'est précisément ce que l'évaluation par les pairs, et les prochaines machines, trancheront.