Quantinuum démontre un avantage quantique exponentiel lors d’un nouveau test

Une équipe de recherche dirigée par Quantinuum ↗ 25.99% a démontré qu'un ordinateur quantique peut surpasser de manière exponentielle toute stratégie classique dans un test nouvellement conçu, l'écart entre les deux se creusant à mesure que les problèmes augmentent en complexité. Les résultats, publiés mardi dans Nature Communications, offrent ce que les chercheurs décrivent comme une "violation inconditionnelle et exponentiellement grande de la classicité", une découverte qui ne repose pas sur des hypothèses mathématiques non prouvées.nature+1

L'expérience est centrée sur le "jeu d'échantillonnage complémentaire", dans lequel un arbitre divise secrètement toutes les réponses possibles à un problème en deux groupes égaux. Un ordinateur reçoit une réponse du premier groupe et doit produire une réponse du second. Un ordinateur classique n'a presque aucune information utile à exploiter, et ses chances de succès diminuent de façon exponentielle à mesure que le problème grandit. Un ordinateur quantique, en revanche, peut maintenir un ensemble complet de possibilités en superposition et le transformer en son complément avant de mesurer une réponse.thequantuminsider

Élargir l'écart sur du matériel réel

En exécutant le jeu sur les processeurs à ions piégés H2 de Quantinuum, l'équipe a testé des milliers de circuits distincts utilisant jusqu'à 55 qubits physiques et des chaînes de bits allant jusqu'à 37 bits. Pour chaque taille testée, le système quantique a obtenu un score supérieur au plafond mathématiquement prouvé pour les stratégies classiques. Pour le plus grand problème de 37 bits, l'écart théorique entre le quantique et le classique a dépassé 137 milliards contre un. Les scores observés ont suivi de près le modèle prédit par la stratégie quantique optimale, bien que le bruit ait causé un certain écart pour les plus grandes tailles de circuits.phys+1

Ce qui distingue ce test

Les démonstrations précédentes d'avantage quantique, telles que l'échantillonnage de circuits aléatoires, dépendaient généralement d'hypothèses sur la difficulté computationnelle qui restent non prouvées. La vérification de tels résultats peut également nécessiter des simulations classiques extrêmement coûteuses. Le jeu d'échantillonnage complémentaire évite ces deux problèmes: le plafond de performance classique est dérivé d'une preuve mathématique, et les résultats peuvent être vérifiés efficacement par un ordinateur classique.newsminimalist+2

Les chercheurs ont averti que l'expérience n'établit pas un avantage quantique à usage général et ne démontre pas d'application commerciale immédiate. La démonstration principale supposait également que le processus de préparation d'état de l'arbitre pouvait être fiable, et le fait de placer l'arbitre et le joueur sur le même processeur laisse la porte ouverte à de futurs tests plus rigoureux entre des ordinateurs quantiques physiquement séparés et reliés par un canal de communication quantique.thequantuminsider

Perspectives d'avenir

Selon l'étude, le passage à des problèmes de plus grande taille nécessitera probablement des ordinateurs quantiques tolérants aux pannes, capables de corriger les erreurs en cours de calcul. L'équipe, qui comprend Marcello Benedetti, Gabriel Marin-Sanchez, Jordi Weggemans, Matthias Rosenkranz et Harry Buhrman, a laissé ouverte la question de savoir si un jeu similaire pourrait produire une séparation encore plus grande, super-exponentielle, entre les stratégies quantiques et classiques.thequantuminsider