Suprématie quantique

La suprématie quantique, aussi appelée avantage quantique, désigne le nombre de qubits au-delà duquel plus aucun superordinateur classique n'est capable de gérer la croissance exponentielle de la mémoire et la bande passante de communication nécessaire pour simuler son équivalent quantique. Les superordinateurs de 2017 peuvent reproduire les résultats d'un ordinateur quantique de 5 à 20 qubits, mais à partir de 50 qubits cela devient physiquement impossible[1].

Le seuil d'environ 50 qubits correspond à la limite de la suprématie quantique. D’après Harmut Neven, responsable des recherches en calcul quantique chez Google, son équipe est sur le point de construire un système de 49 qubits d’ici à la fin de l’année 2017[1].

En novembre 2017, IBM réussit à faire fonctionner un calculateur quantique de 50 qubits pendant 90 microsecondes atteignant donc le seuil théorique de la suprématie quantique[2]. Cependant, une équipe de recherche d'IBM a montré en octobre 2017 que ce seuil n'était pas aussi fixe que pensé dans un premier temps et qu'il est possible de modéliser le comportement d'un ordinateur quantique avec des ordinateurs conventionnels au-delà de 49 qubits grâce à des techniques mathématiques[3]^,[4].

C'est Intel qui présente le premier un processeur quantique frôlant le seuil quantique lors du CES 2018 avec un processeur de 49 qubit[5].

Pour certains chercheurs, notamment chez IBM, le nombre de qubits seul ne permet pas de capturer la complexité inhérente aux calculateurs quantiques et ils suggèrent que la puissance d'un calcul quantique sur un appareil donné soit exprimée par un nombre appelé « volume quantique », qui regrouperait tous les facteurs pertinents, à savoir, le nombre et la connectivité des qubits, la profondeur de l'algorithme utilisé ainsi que d'autres mesures telles que la qualité des portes logiques, notamment le bruit du signal[6].

L'utilisation du mot « suprématie » est également mise en cause par certaines personnes en raison de ses connotations raciales et politiques[6].

En octobre 2019, une publication dans la revue Nature [7] établit la validité du franchissement d'une étape majeure dans le calcul quantique, et d'une certaine forme de suprématie quantique. Toutefois la suprématie est contestée, puisque le même calcul aurait été réalisé par IBM en 2 jours et demi[8]. John Preskill explique[9] que son équipe d'IBM a pu développer un algorithme classique et le faire tourner sur le supercalculateur Summit, non quantique, invalidant ainsi la supposée réussite de Google[10].

En juillet 2021, des chercheurs chinois dévoilent dans une prépublication un nouveau superordinateur quantique à 66 qubit qui représente une petite révolution. Les concepteurs de Zuchongzhi (du nom de l'astronome et mathématicien de la Chine antique Zu Chongzhi) affirment qu’il a atteint la suprématie quantique[11], un concept qui signifie qu’une machine est capable d’effectuer des tâches hors de portée des superordinateurs non quantiques les plus puissants[12].