Mémoire d’initié
- Le code de surface de Google Quantum AI a démontré une réduction significative des erreurs dans l’informatique quantique, mais le code QLDPC concurrent d’IBM promet des résultats similaires avec beaucoup moins de qubits.
- Le code QLDPC d’IBM exploite une stratégie de connectivité unique pour minimiser la surcharge des qubits, suscitant ainsi un débat sur l’avenir des méthodes de correction d’erreurs dans l’industrie quantique.
- La concurrence entre les codes de correction d’erreurs met en évidence l’interaction entre les limitations du matériel quantique et les innovations logicielles, les chercheurs explorant des alternatives telles que les qubits d’atomes ultra-froids pour une plus grande flexibilité.
Une avancée significative de Google Quantum AI dans la correction des erreurs quantiques, utilisant une approche de code de surface, pourrait avoir une concurrence dans une méthode concurrente qui, selon ses partisans, offre une plus grande efficacité et évolutivité. Les chercheurs dans le domaine sont toutefois divisés quant à l’approche qui définira l’avenir de l’informatique quantique pratique. Le New Scientist rapporte.
Les ordinateurs quantiques, qui promettent de résoudre des problèmes complexes en science des matériaux, en chimie et en logistique, sont des appareils extrêmement sensibles et sont donc en proie à des erreurs. Ces erreurs augmentent également à mesure que les machines évoluent, ce qui rend la correction des erreurs essentielle pour une utilisation pratique.
Les chercheurs de Google Quantum AI ont récemment démontré que leur processeur quantique, Willow, pouvait atténuer ce problème en utilisant le code de surface, un cadre mathématique qui regroupe les qubits physiques en « qubits logiques ». Ce regroupement protège les calculs des erreurs sans impacter négativement les performances.
Les membres de l’équipe Google Quantum AI ont récemment fait la une des journaux lorsqu’ils ont rapporté dans une étude qu’ils étaient capables de passer d’une grille 3 × 3 à des grilles 5 × 5 puis à des grilles 7 × 7 de qubits physiques, réduisant les erreurs d’un facteur deux à chaque fois.
La méthode qu’ils ont utilisée – appelée code de surface – a longtemps été la stratégie dominante en matière de correction d’erreurs quantiques. Il organise les qubits dans des grilles entrelacées, les qubits de données effectuant des calculs et les qubits auxiliaires surveillant les erreurs. Bien qu’efficace, son fonctionnement nécessite un nombre important de qubits, ce qui limite son utilité, selon le New Scientist.
L’approche concurrentielle d’IBM
En 2023, IBM a introduit une méthode concurrente appelée QLDPC (contrôle de parité quantique à faible densité). Contrairement au code de surface, QLDPC connecte chaque qubit à six autres, leur permettant de surveiller les erreurs de chacun. Selon les chercheurs d’IBM, cette méthode pourrait offrir les mêmes capacités de correction d’erreurs que le code de surface, mais avec beaucoup moins de qubits. Par exemple, sur le papier, alors que le code de surface pourrait nécessiter 4 000 qubits, QLDPC pourrait offrir des performances équivalentes avec seulement 288 qubits.
« Avec QLDPC, il est difficile de rivaliser avec cette charge de qubit inférieure », a déclaré Joe Fitzsimons de Horizon Quantiqueune startup d’informatique quantique, a déclaré au New Scientist.
IBM a adapté ses puces quantiques pour prendre en charge les demandes de connectivité du QLDPC. Bien que l’ajout de ces connexions pose des problèmes d’ingénierie, IBM a indiqué que les modifications ne compromettent pas la fiabilité de ses puces.
Oliver Dial, chercheur chez IBM, a souligné l’importance d’adapter les codes aux capacités d’un matériel spécifique lors d’une présentation lors de la conférence Q2B en décembre.
Équilibrer le matériel et les logiciels
La concurrence entre le code de surface et le QLDPC théorique met en évidence un défi plus large en informatique quantique : l’interaction entre le matériel et les logiciels. Les qubits supraconducteurs, comme ceux utilisés par Google et IBM, sont limités dans la manière dont ils peuvent être connectés, ce qui rend certaines méthodes de correction d’erreurs plus pratiques que d’autres.
Cependant, des technologies alternatives, telles que les qubits fabriqués à partir d’atomes ultrafroids, pourraient offrir une plus grande flexibilité.
« Peut-être que quelqu’un quelque part travaille sur un type de code de surface vraiment génial, mais en ce moment, il y a de la concurrence. [to the surface code]», a déclaré Yuval Boger de QuEra Computing, une startup quantique basée aux États-Unis, comme le rapporte le New Scientist.
L’équipe QuEra a précédemment travaillé avec des qubits à atomes ultrafroids pour créer l’un des plus grands groupes de qubits logiques, en explorant divers codes pour optimiser leur utilité.
Les arguments en faveur du code de surface
Malgré l’engouement autour du QLDPC, le code de surface reste un concurrent sérieux, a rétorqué l’équipe de Google. Son cadre théorique est bien compris, étudié depuis plus de deux décennies. Il offre également un équilibre entre performances et exigences matérielles, ce qui le rend particulièrement adapté aux qubits supraconducteurs utilisés dans le processeur Willow de Google.
« Le code de surface est bien compris, avec un cadre théorique bien étudié. Il offre un équilibre entre les performances et la connectivité qubit requise », a déclaré Sergio Boixo de Google Quantum AI, tel que rapporté dans New Scientist.
Google ne se repose cependant pas sur ses lauriers. Boixo a confirmé que l’équipe explorait des codes alternatifs de correction d’erreurs parallèlement au code de surface.
