Les ordinateurs quantiques déjà commercialisés sont plutôt lents

Tout le monde n'est pas d'accord sur l'état de l'informatique quantique. Pour certains, elle reste un concept largement théorique soutenu par des expériences timides ; pour d'autres, c'est une technologie bien réelle et accessible à condition d'avoir 15 millions de dollars à lâcher à l'entreprise canadienne D-Wave.

En réalité, de petites nuances suffisent à départager ces positions. L'ordinateur quantique à usage général, qu'on pourrait décrire comme une version super-rapide et super-sûre des machines auxquelles nous sommes habitués, est encore loin. Par contre, le système 2000Q de D-Wave est bel et bien un genre d'ordinateur quantique basé sur une forme de calcul appelée "recuit simulé quantique" (en anglais "Quantum annealing"). Attention, il n'est pas un ordinateur quantique à usage général. Par contre, il fait des trucs quantiques.

La vraie question est : ces trucs quantiques ont-ils la moindre importance ? En d'autres termes, la bécane de D-Wave est-elle réellement plus rapide qu'un ordinateur classique ?

Un article publié cette semaine dans le Physical Review Letters suggère que le recuit simulé quantique n'est pas plus rapide que les méthodes de calcul de l'informatique classique étant données les conditions thermiques du monde réel. Tameem Albash et ses collègues de l'Université de Californie du Sud ont effectué une analyse thermodynamique d'un ordinateur à recuit simulé quantique et découvert qu'il était sévèrement limité par sa température de fonctionnement très basse. À de tels niveaux de froid, soutient l'article, il est peu probable que la machine turbine de manière optimale.

Le recuit simulé quantique est un paradigme de programmation qui exploite les tendances naturelles d'un système quantique. En général, il résout des problèmes d'optimisation. Imaginez que vous bataillez avec une grosse équation hérissée de variables ; comment pouvez-vous la résoudre de sorte qu'elle recrache les plus petites variables ? Parce qu'elles sont soumises en permanence aux fluctuations quantiques, les particules sont capables de connaître de nombreux états différents en très peu de temps. L'idée, c'est qu'elles peuvent donc être utilisées pour repérer les variables optimales de votre vilaine équation en un clin d'oeil.

Une machine à recuit simulé quantique est donc moins un "ordinateur" au sens où on l'entend qu'un optimiseur quantique. Reste qu'en tant que système basé sur les lois de la mécanique quantique, il est conforme à la définition de l'informatique quantique. Ce que cherchent à savoir Tameem Albash et ses coéquipiers, c'est si ce genre d'informatique quantique vaut tripette.

Leur conclusion : lorsqu'une machine à recuit simulé quantique est confrontée à un problème trop important, elle bloque. À température fixe, la distance de "saut" ou de fluctuation d'une particule rétrécit à mesure que d'autres particules sont ajoutées au système. Cela signifie que l'ordinateur "s'embourbe" : il ne peut explorer qu'une gamme de solutions restreintes dans un laps de temps inchangé. Il est devenu moins efficace.

Dans leur article, les chercheurs de l'Université de Californie du Sud affirment que leur analyse cadre avec les les résultats expérimentaux de l'ordinateur D-Wave. Elle cadre également avec d'anciens travaux qui n'ont pas été capables d'identifier d'"accélération quantique" dans les machines à recuit simulé quantique.

Cela ne signifie pas nécessairement que D-Wave et le recuit simulé quantique sont condamnés. Le débat n'est pas fini. De précédents résultats négatifs n'ont pas empêché Volkswagen le numéro un mondial de la défense Lockheed Martin d'investir dans un ordinateur quantique D-Wave. Accélération quantique ou pas, ces engins sont des bêtes de course bien commodes pour appliquer des algorithmes quantiques à un problème coriace.

Albash et son équipe notent que leurs travaux ne signifient pas qu'un ordinateur à recuit simulé quantique est incapable de décrocher l'accélération tant convoitée ; seulement, ajoutent-ils, y parvenir alors que les machines progressent va demander des solutions techniques de plus en plus difficiles. On a donc le droit de rester sceptique vis-à-vis de D-Wave. En fait, c'est même le strict minimum.