John Preskill guide l'industrie de l'informatique quantique croissante depuis des décennies, et maintenant il a mis un nouveau défi – pour construire un appareil capable d'un million d'opérations quantiques, ou un mégaquop
John Preskill a mis un défi pour l'industrie de l'informatique quantique
La dernière décennie a connu des avancées et des investissements importants dans l'informatique quantique, et pourtant les appareils que nous avons aujourd'hui n'ont essentiellement aucun but pratique. Cela représente deux raisons principales – la première étant que les qubits, ou bits quantiques, qui composent les machines d'aujourd'hui luttent toujours avec le bruit ou les erreurs, que nous apprenons simplement à corriger. La seconde est que les appareils qui pourraient résoudre des problèmes pratiques devraient nécessiter beaucoup plus de qubits que même les plus grands ordinateurs quantiques actuellement.
En 2018, John Preskill au California Institute of Technology a inventé l'expression «quantum bruyant à l'échelle intermédiaire», ou NISQ, pour décrire cette ère actuelle de calcul quantique – des appareils prometteurs mais imparfait Crackle avec moins d'erreurs, devenant finalement «tolérante aux pannes». Maintenant, il dit Nouveau scientifique Comment il se jette sur la prochaine ère de l'informatique quantique: la «machine Megaquop».
Karmela Padavic-Callaghan: Votre idée de «l'ère NISQ» a été pleinement adoptée par le champ informatique quantique – était-ce une surprise?
John Preskill: Je ne m'attendais pas à ce que le terme soit si largement adopté, mais j'avais l'impression que nous avions besoin d'un mot pour exprimer succinctement l'idée que nous entrions dans l'ère où nous avions des machines qui pourraient effectuer au moins certaines tâches qui étaient très Difficile à simuler avec des ordinateurs conventionnels.
J'essayais de souligner le message dont nous allons probablement avoir besoin de tolérance aux défauts pour vraiment exécuter des applications dont la plupart des gens se soucieront. Mais en attendant, nous avons eu l'occasion d'expérimenter ces machines NISQ et peut-être de trouver certaines choses qu'ils peuvent faire qui sont utiles, du moins aux scientifiques et éventuellement aux entreprises.
Vous avez maintenant nommé une nouvelle frontière pour la communauté informatique quantique, un appareil qui peut effectuer un million d'opérations quantiques ou la «machine Megaquop». Pourquoi?
Je pense qu'il est important d'avoir des objectifs comme la machine Megaquop, quelque chose à tirer. Pourquoi ai-je choisi un million d'opérations? Tout d'abord, car je ne pense pas que nous serons en mesure d'accéder à ce régime sans utiliser de correction d'erreur et d'atteindre la tolérance aux pannes. C'est nettement au-delà des circuits quantiques que nous pouvons exécuter sans correction d'erreur, et c'est en quelque sorte au bord de l'endroit où nous pouvons commencer à faire des simulations de matière que je pense qu'au moins les scientifiques trouveront beaucoup plus informatif que ce que nous pouvons faire dans le ERA NISQ. À l'heure actuelle, les gens ont exécuté des circuits avec environ 13 000 opérations, mais vous devez faire beaucoup d'atténuation d'erreurs et la quantité de physique que vous pouvez retirer est plutôt modeste.
La machine Megaquop a-t-elle une contrepartie dans l'histoire de l'informatique traditionnelle?
Des ordinateurs ont été développés à la fin des années 40 et au début des années 50, largement motivés par la vouloir les utiliser pour simuler des systèmes physiques. Ce sera intéressant avec les machines à l'échelle Megaquop. Ce seront les applications les plus importantes, avec des implications pratiques pour la chimie et la science des matériaux. Il y a quelque chose d'analogue à l'informatique conventionnelle là-bas en ce que nous allons commencer par utiliser ces machines pour faire de la science, et pas nécessairement pour les applications qui affectent directement la personne moyenne.
Mon autre pensée est que les gens disent souvent qu'avec l'informatique quantique, nous n'avons pas encore le transistor, nous sommes toujours dans l'ère du tube à vide ou quelque chose, donc il pourrait y avoir un changement technologique qui se produit lorsque nous proposons de meilleures plates-formes quantiques que nous pouvons évoluer plus facilement.
Vous avez dit que déterminer pour quoi la machine Megaquop sera utile est un «défi convaincant pour la communauté quantique». Comment le nombre croissant de sociétés informatiques quantiques peuvent-elles faire partie de la relevée de ce défi?
Les gens devraient penser, d'accord, que puis-je faire maintenant que je ne pourrais pas faire avant? Nous devons continuer à essayer d'appliquer une nouvelle réflexion sur les applications.
Je me soucie que dans l'industrie, il y a des attentes trop optimistes quant à l'impact économique de l'informatique quantique en termes d'échelle de temps pour l'atteindre. Et c'était vrai lorsque nous parlions des appareils NISQ il y a quelques années, et je pense que cela sera également vrai pour la tolérance aux défauts précoces. Je pense que nous avons vraiment une longue route devant nous pour atteindre une valeur économique réelle.
Si vous vous réveilliez demain et que quelqu'un vous a remis une machine Megaquop, qu'en feriez-vous?
Je m'intéresse à la théorie des champs quantiques et aux nouveaux types de phénomènes qui se produisent dans des théories de champ fortement couplées. Nous avons de très bons outils pour les ordinateurs conventionnels pour simuler ces théories dans une dimension, mais les outils en deux dimensions ne sont pas du tout très bons pour les ordinateurs conventionnels. Donc, pour moi, c'est l'occasion de faire quelque chose d'intéressant. La machine Megaquop serait peut-être un peu à moins de ce dont nous aurons besoin, mais un bon début pour étudier des phénomènes qui sont juste hors de portée des ordinateurs conventionnels.
