Google prétend avoir établi la suprématie quantique avec son supermégaordinateur

Le pdg de Google, Sundar Pichai, à côté de l'un des ordinateurs quantiques de Google dans le laboratoire de Santa Barbara.
Photo: HO / Google / Agence France-Presse Le pdg de Google, Sundar Pichai, à côté de l'un des ordinateurs quantiques de Google dans le laboratoire de Santa Barbara.

Trois minutes et 20 secondes. C’est le temps qu’aurait mis un ordinateur quantique conçu et opéré par la compagnie Google pour réaliser des calculs que le plus puissant ordinateur classique réel mettrait 10 000 ans à résoudre. Dans le jargon du milieu informatique, cet exploit établit la suprématie quantique.

L’importance de cette percée réalisée à Santa Barbara en Californie, rendue publique mercredi, a suscité des rapprochements à la mesure de la réussite exceptionnelle. La comparaison la plus parlante évoque le premier vol motorisé de l’histoire des frères Wright en 1903. Le trajet pionnier en coucou suspendu dans les airs avait duré 12 petites secondes, mais avait ouvert la voie à l’industrie aérospatiale, jusqu’à la Lune et bien au-delà encore.

L’exploit de Google était connu des initiés quand le Financial Times a révélé en juillet le contenu d’un article scientifique à paraître sur le sujet. La revue Nature a finalement publié le texte le 23 octobre. Dont acte.

« J’ai eu la chance de lire l’article que j’avais en ma possession depuis quelques semaines », explique au Devoir David Poulin, professeur titulaire de l’Université de Sherbrooke, lui-même un des piliers de la recherche mondiale dans le domaine. « C’est un résultat important qui démontre avant tout la capacité des avancées technologiques nécessaires pour établir ce résultat. »

Un exploit

Lequel, au fait ? IBM, surperconcurrent de Google, doute que le mur de la suprématie quantique soit percé. La compagnie a publié mercredi un billet disant que les calculs soumis par Google pourraient être réglés en moins de deux jours et demi (et non 10 000 ans). « Ce n’est pas une domination finale et absolue sur les ordinateurs classiques », y a tranché Dario Gill, chef du laboratoire d’IBM à Yortown Heights dans l’État de New York.

Le professeur Poulin éclaire la dispute. « L’objectif était de réaliser un calcul qui ne pouvait pas être réalisé par un autre dispositif, dit-il. Google a choisi le problème le plus propice et le plus avantageux pour sa machine. Google est honnête par rapport à ce choix, mais le jeu est biaisé. »

Il ajoute qu’un même problème peut être résolu de différentes manières par un ordinateur. IBM a donc proposé une autre manière de venir à bout du calcul de Google en quelques jours (et non en trois minutes et 20 secondes), ce qui rabaisse effectivement la prétention de suprématie quantique.

« On peut dire que la machine de Google prend quelques minutes pour réaliser un travail qui nécessiterait quelques jours de calculs à l’ordinateur le plus puissant au monde, dit le professeur Poulin. Ce n’est pas rien. Même si ce n’est plus des milliers d’années, même si on enlève un peu de bling-bling à l’exploit, ça reste un exploit. »

Bits et qubits

La physique quantique décrit le comportement des particules élémentaires en bousculant le sens commun, dont le principe de superposition disant par exemple que des photons peuvent adopter deux états simultanément. Un ordinateur classique code les informations en séries de bits (0 ou 1), tandis qu’un ordinateur quantique utilise des qubits (ou bits quantiques) qui peuvent prendre plusieurs valeurs à la fois (0 et 1).

« À quoi servent les ordinateurs quantiques ? demande le professeur Poulin avant de répondre. On les utilise au fond pour stimuler la mécanique quantique elle-même, pour comprendre les interactions à l’échelle microscopique, pour développer de nouveaux matériaux, de nouvelles molécules, avec des applications en pétrochimie, en pharmacologie, etc. »

On peut même imaginer des retombées concrètes pour capturer le carbone responsable des changements climatiques. Seulement, le spécialiste ajoute qu’il faudra développer cet outil, en gestation depuis une trentaine d’années, pour comprendre ses possibilités et ses limites, un peu comme il faut d’abord inventer le marteau pour voir ses mille et une utilités.

Des milliards

La course au Saint-Graal commencée au Japon dans les années 1980 monopolise d’immenses ressources et des trésors d’ingéniosité. Une étude de la même revue Nature publiée ce mois-ci évalue qu’en 2017 et 2018, au moins 560 millions de fonds privés ont été injectés dans quelque 52 nouvelles compagnies liées au secteur de la technologie quantique. Les géants comme Google, IBM, mais aussi Microsoft, Intel, Alibaba et maintenant Amazon ont développé leurs propres laboratoires.

« La recherche a basculé du monde universitaire vers le monde industriel depuis environ cinq ans, explique le professeur de Sherbrooke, qui travaille lui-même avec Microsoft depuis peu. Au fil des années et des découvertes, les industries ont réalisé que oui, on allait développer cette machine quantique dans un horizon de 10 ou 20 ans et ils veulent être les premiers à en bénéficier. »

Les gouvernements sont engagés dans la recherche. Washington a lancé en décembre la National Quantum Initiative, dotée d’une enveloppe de 1,5 milliard. Pékin a créé un laboratoire spécialisé doté d’un budget dépassant le demi-milliard. L’Europe a répondu en juillet avec le projet milliardaire Quantum Flagship.

Au Canada, il existe maintenant des groupes de recherche assez importants à l’UdeM, à Waterloo et à Calgary. « C’est un domaine qui est né au Québec, et le pôle quantique de l’Université de Sherbrooke est reconnu mondialement », explique le chercheur québécois qui agit aussi comme codirecteur de l’ICRA, l’Institut canadien de recherche avancée, qui fédère les forces vives de l’informatique quantique.

« Nous avons malheureusement un peu perdu notre avantage au fil des années, même s’il est en train de revenir. »