Un pas de plus vers la correction des erreurs quantiques

Il y a trois ans, nos ordinateurs quantiques ont d’ailleurs été les premiers à surpasser les supercalculateurs les plus performants du monde. Nous avons ainsi posé un jalon important dans la mise au point d’un ordinateur quantique à grande échelle, et marqué un tournant que plusieurs attendaient avec impatience.

Nous faisons aujourd’hui un autre grand pas en avant : pour la première fois, nos chercheurs en intelligence artificielle quantique ont démontré de manière expérimentale qu’il est possible de réduire les erreurs en augmentant le nombre de qubits. En informatique quantique, un qubit constitue une unité de stockage d’information quantique allant au-delà des états de base 0 et 1. Cette percée représente un changement fondamental dans la façon dont nous utilisons les ordinateurs quantiques. Plutôt que d’exploiter les qubits physiques un à la fois sur notre processeur quantique, nous considérons un groupe de ces unités comme un seul qubit logique. Nous avons ainsi démontré qu’un qubit logique composé de 49 qubits physiques offrait une performance supérieure à celle d’une unité formée de 17 qubits. Ces travaux de recherche sont publiés aujourd’hui dans la revue Nature.

Pourquoi ce jalon est-il si important? Nos ordinateurs quantiques manipulent les qubits selon une méthode orchestrée appelée « algorithmes quantiques ». La difficulté réside dans le fait que les qubits sont si sensibles que même la lumière parasite peut provoquer des erreurs de calcul, un risque qui augmente à mesure que l’ordinateur quantique grossit. Cela a des conséquences importantes, car les algorithmes quantiques les plus efficaces que nous connaissons nécessitent un taux d’erreurs largement inférieur à celui de nos qubits actuels. Pour combler cette lacune, nous devons recourir à la correction des erreurs quantiques.

La correction des erreurs quantiques consiste à protéger l’information en la codant à l’aide de plusieurs qubits physiques formant un « qubit logique ». Nous croyons qu’il s’agit du seul moyen de créer un ordinateur quantique à grande échelle ayant un taux d’erreurs suffisamment faible pour effectuer des calculs utiles. Nous devons donc réaliser des opérations au moyen de qubits logiques plutôt que des qubits individuels. En codant un grand nombre de qubits physiques sur notre processeur quantique de sorte à créer un qubit logique, nous espérons réduire le taux d’erreur et ainsi ouvrir la voie à des algorithmes quantiques utiles.

Cette percée expérimentale représente une première dans l’histoire. Nous avons investi dans l’avenir de l’informatique quantique, car cette technologie possède un potentiel formidable et pourrait avoir des retombées concrètes pour des millions de personnes. Nous croyons qu’un jour, les ordinateurs quantiques permettront d’isoler de nouvelles molécules thérapeutiques, de produire des engrais en utilisant moins d’énergie, de concevoir des technologies durables et plus efficaces – qu’il s’agisse de simples batteries ou de réacteurs à fusion nucléaire –, et de réaliser des avancées en physique qui dépassent l’imagination. Les ordinateurs quantiques nous aideront également à résoudre des problèmes mathématiques actuellement inextricables, et pourraient multiplier le potentiel créatif de l’IA générative.

Nous sommes très optimistes quant aux types de problèmes que l’informatique quantique peut résoudre, mais nous savons qu’il reste encore beaucoup de chemin à parcourir pour arriver à coder des milliers de qubits logiques avec un faible taux d’erreur. Pour y parvenir, nous devrons améliorer plusieurs aspects de notre technologie, de la cryogénie à l’électronique de commande, en passant par la conception et les matériaux de nos qubits. Ces percées technologiques nous rapprocheront de la mise au point d’ordinateurs quantiques à grande échelle. Alors que nous découvrons le potentiel de l’apprentissage machine pour améliorer nos processus, le développement de processeurs quantiques est aussi un excellent banc d’essai pour le génie assisté par l’intelligence artificielle.

Étant donné son potentiel inouï, nous prenons également des mesures pour développer l’informatique quantique de manière responsable. Nos partenariats avec les gouvernements et les experts en sécurité contribuent à l’élaboration de systèmes pour prévenir de futures attaques informatiques quantiques et assurer la sécurité des services comme Google Cloud, Android et Chrome à l’ère quantique.

Les possibilités que l’informatique quantique laisse entrevoir pour l’avenir de Google et de l’humanité sont particulièrement prometteuses. Nous attendons avec impatience le jour où les ordinateurs quantiques seront utilisés parallèlement aux ordinateurs classiques pour repousser les limites du savoir et nous aider à trouver des solutions aux questions les plus complexes.