La promesse de la suprématie de l'informatique quantique est superposée

Google a récemment annoncé que la première démonstration de la suprématie quantique pourrait être dans quelques mois. Je pense qu'ils ont entièrement tort. Ce n'est pas seulement à quelques mois de là, c'est pour toujours.

J'explique pourquoi ci-dessous, mais d'abord je voudrais faire exception à leur utilisation du mot "suprématie" parce que ce qu'ils promettent ne devrait pas être appelé "Suprématie quantique", mais un cas très étroit et spécialement construit dans lequel l'informatique quantique est meilleure que l'informatique traditionnelle.

Appeler cette suprématie a autant de sens que de prétendre que les bandes de magnésium jouissent de la suprématie sur les ampoules électriques pour la génération de la lumière. Oui, il y a un cas d'utilisation spécifique pour lequel ils sont supérieurs, mais dire qu'ils jouissent de la «suprématie» est un abus de langage grotesque; ou, un marketing intelligent si vous préférez.

Un terme plus précis que «suprématie» serait «pas entièrement inutile». Au cas où vous vous poseriez la question, le cas d'utilisation du magnésium est l'illumination temporaire des grottes de glace autrichiennes pour l'édification des touristes.

Maintenant, revenons à l'informatique quantique.

Une raison de douter des dernières annonces joyeuses est simplement la série longue et ininterrompue de promesses ratées. Les chercheurs prédisent une telle percée «au cours de la prochaine décennie» depuis près de quarante ans maintenant et malgré les milliards de dollars investis dans le développement, la date cible ne cesse de reculer.

En outre, les mathématiciens informaticiens et physiciens ont maintenant émis des doutes. Des doutes fondés sur des analyses techniques qui ont fait beaucoup de chemin pour prouver que la tâche n'est pas seulement extrêmement difficile, mais théoriquement impossible.

Pour un aperçu, voici un excellent article de Quanta Magazine . Parmi d'autres aperçus, il souligne que la puissance de calcul des systèmes quantiques est limitée s'ils sont bruyants. Alors que les boosters quantiques semblent croire que le bruit n'est qu'un problème d'ingénierie, je crois que c'est absolument fondamental. En partie parce que les ordinateurs sont des moteurs entropiques.

Par exemple, lorsqu'un grand nombre est décomposé en ses facteurs premiers, l'entropie de ces facteurs est inférieure à celle du nombre original. Puisque l'entropie de l'univers tend à augmenter, le résultat net du calcul doit toujours être une augmentation de l'entropie globale, c'est-à-dire du bruit.

La promesse des ordinateurs quantiques est qu'à mesure que le nombre de qubits augmente, leur puissance de calcul pour effectuer de tels calculs augmente de façon exponentielle – si seulement l'état quantique pouvait être empêché de se détériorer. Mais comme la puissance de calcul du système augmente exponentiellement avec le nombre de qubits, la quantité d'énergie qui doit être convertie en bruit augmente également de façon exponentielle.

Le bruit n'est pas un problème paralysant pour les ordinateurs traditionnels – leurs circuits peuvent être rendus assez robustes pour supporter un certain bruit et l'emporter sous forme de chaleur.

Mais l'état quantique est intrinsèquement fragile et détruit par le bruit. Il y a des tentatives pour résoudre ce problème avec des circuits quantiques corrigeant les erreurs, mais ces mécanismes devraient également évoluer exponentiellement avec le nombre de bits. Ils ne peuvent pas. Et donc les ordinateurs quantiques ne seront jamais utilisables.

Cela ne veut pas dire que les techniques quantiques sont sans valeur. Par exemple, ils peuvent améliorer la cryptographie avec une défense contre l'homme dans les attaques du milieu qui est incassable. Mais pour les tâches de calcul générales, telles que l'affacturage de grands nombres, ils sont et resteront sans valeur.

Pour être précis, je ne crois pas qu'un ordinateur quantique fera un meilleur travail d'affacturage qu'un grand nombre d'Intel i7 950 de 8 ans exécutant le PC sur lequel j'ai tapé cet article. Et à seulement 300 $, c'est une bonne affaire par rapport aux 15 M $ qu'un ordinateur quantique peut coûter.

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