L’ordinateur quantique encore 100 000 fois trop faible pour l’utilité scientifique

Les ordinateurs quantiques actuels restent environ cinq ordres de grandeur en dessous de la capacité de calcul requise pour résoudre des problèmes scientifiques reconnus, selon une nouvelle étude comparative publiée sur le serveur de prépublication arXiv. Cette conclusion, émanant de chercheurs des Laboratoires nationaux Sandia avec des contributions de Quantinuum et NVIDIA ↗ 1.53%, introduit un cadre appelé QUOPS: le Quantum Universal Operations Performance System. Ce système mesure à la fois la taille des circuits qu'une machine peut exécuter et la vitesse à laquelle elle les termine.thequantuminsider+1

Un nouvel étalon pour les machines quantiques

Les fabricants de matériel quantique décrivent généralement leurs systèmes par le nombre de qubits, la fidélité des portes et leur vitesse. Cependant, ces métriques individuelles ne permettent pas toujours de prédire les performances globales d'une machine sur un calcul complexe. QUOPS traite au contraire l'ordinateur quantique comme un système complet: il lui soumet des circuits aléatoires de largeurs et profondeurs variées, puis vérifie si le résultat franchit un seuil de précision prédéfini.thequantuminsider+1

Ce test résume la performance en deux chiffres: Q, qui représente le plus grand circuit éligible que la machine peut exécuter, et oméga, le nombre effectif d'opérations quantiques réalisées par seconde à cette échelle. Ensemble, ils mettent en lumière un compromis qu'une spécification unique ne peut révéler.thequantuminsider

Des compromis selon les architectures

Les chercheurs ont testé ce benchmark sur les processeurs de Google Alphabet Inc. ↗ 0.16%, IBM International Business Machines Corporation ↘ 2.96% et Quantinuum. Le processeur Willow de Google et Boston d'IBM, tous deux basés sur des systèmes supraconducteurs, ont exécuté les opérations plus rapidement et obtenu des taux QUOPS plus élevés. Le processeur à ions piégés Helios de Quantinuum, qui offre une connectivité totale entre tous les qubits, a réussi à traiter des circuits plus grands et à obtenir un score Q plus élevé, mais à une vitesse inférieure.quantinuum+1

La comparaison ne désigne aucune architecture comme supérieure. Au contraire, les résultats démontrent que les machines atteignent la performance via différentes combinaisons de précision, de vitesse et de connectivité: des compromis dont l'importance varie selon le type de tâche.thequantuminsider

Le chemin vers l'utilité scientifique

En modélisant les besoins en ressources pour des problèmes comme la factorisation RSA-2048 ou le calcul des valeurs propres d'énergie de la molécule FeMoco, les chercheurs ont estimé que les scores Q visés devaient atteindre plusieurs centaines de millions. Le matériel actuel reste environ 100 000 fois en dessous de ces objectifs, ce qui soutient les efforts actuels vers l'informatique quantique tolérante aux pannes, basée sur la correction d'erreurs pour protéger les calculs contre le bruit accumulé.quantumcomputingreport+1

L'équipe a également appliqué QUOPS à une petite configuration tolérante aux pannes utilisant jusqu'à huit qubits logiques sur l'Helios-1 de Quantinuum, démontrant que ce benchmark peut évaluer aussi bien les machines physiques actuelles que les systèmes émergents à qubits logiques. L'article n'a pas encore été soumis à l'évaluation par les pairs.thequantuminsider+1