La puce Willow de Google réduit par 40 les erreurs quantiques

Google Quantum AI a démontré que la culture d'états magiques, une technique théorisée par ses chercheurs en 2024, fonctionne sur du matériel réel. Sur le processeur Willow de 105 qubits, elle a réduit les erreurs d'environ 40 fois par rapport aux états non cultivés, selon un article publié le 15 octobre dans Science. L'équipe a déclaré avoir produit des états T avec une fidélité logique record de 99,99 %. Dans son annonce, l'unité quantique d'Alphabet a qualifié ces travaux de première démonstration d'une solution pratique à l'un des pires goulots d'étranglement du domaine.blog.google

Les états magiques sont nécessaires aux opérations permettant à un ordinateur quantique d'effectuer des tâches impossibles pour les machines classiques. Ils sont coûteux à produire. Certaines estimations suggèrent que leur création pourrait consommer jusqu'à 95 % de la capacité d'un ordinateur quantique. Chacun ne peut être utilisé qu'une seule fois.newscientist.com

Comment fonctionne la culture

La méthode standard, appelée distillation, combine de nombreux états imparfaits en un plus petit nombre d'états plus précis. La culture, elle, travaille sur un état unique. L'équipe a encodé un état magique brut dans quelques qubits et a vérifié s'il s'agissait du bon état. Les états validés ont été répartis sur davantage de qubits pour une meilleure protection. L'expérience a utilisé 54 des 105 qubits physiques de Willow. Sans culture, environ quatre tentatives sur 1 000 produisaient un état défectueux, a rapporté Scientific American.scientificamerican.com

Les chercheurs ont également transféré des états d'un code couleur de distance 3 vers un code de surface de distance 5, deux schémas de correction d'erreurs. Google affirme que cela prouve que les états purifiés peuvent survivre au transfert sur son matériel. Lors des tests, la chercheuse principale Emma Rosenfeld a découvert que le bruit ambiant du laboratoire, dû à la dérive des équipements et aux changements de température, faussait un benchmark standard. Pour contourner ce problème, l'équipe a créé une méthode utilisant la culture pour s'auto-évaluer.blog.google

Éloges et réserves

Isaac Kim, de l'Université de Californie à Davis, a déclaré à New Scientist que cette approche pourrait rendre l'informatique quantique tolérante aux pannes nettement moins coûteuse. Dominik Hangleiter, de l'ETH Zurich, l'a qualifiée de changement potentiel pour les machines dotées de centaines de qubits logiques.newscientist.com

La méthode ne conserve que les états qui réussissent ses contrôles de qualité. Seuls 8 % des essais ont produit des états magiques utilisables, et Zhenyu Cai, de l'Imperial College de Londres, a souligné que les taux d'erreur de Willow doivent encore baisser avant de pouvoir résoudre des problèmes utiles, rapporte New Scientist. L'équipe en est actuellement à environ une erreur pour 10 000 tentatives. Le cassage du chiffrement RSA 2048 nécessiterait environ un échec pour 10 milliards, et la simulation de molécules un pour un million à 100 millions, selon Scientific American.scientificamerican.com+1

Google a reconnu que la culture doit encore être démontrée à plus grande échelle. C'est la première démonstration que les concepts fonctionnent, a déclaré Rosenfeld. Nous n'avons pas fini.blog.google+1