Un algorithme quantique pour résoudre les problèmes mathématiques liés aux nœuds pourrait nous donner le premier exemple d'un ordinateur quantique s'attaquant à un problème véritablement utile qui serait autrement impossible pour un ordinateur classique
Les ordinateurs quantiques offrent théoriquement les avantages par rapport aux machines ordinaires
Les ordinateurs quantiques pourraient bientôt être en mesure de résoudre des problèmes mathématiques véritablement utiles plus rapidement que les ordinateurs classiques, affirme que la société de calcul quantique Quantinuum. Ce serait le premier exemple de ces machines exotiques montrant un véritable avantage sur les dispositifs ordinaires.
De tels problèmes sont liés à une branche des mathématiques appelée théorie des nœuds, qui est utilisée pour classer les nœuds par le nombre et la nature des points auxquels ils traversent. Le concept a été appliqué à la cryptographie, à la physique et à la biologie moléculaire; Il a même été suggéré comme un moyen pour les vaisseaux spatiaux de naviguer et comme la base d'un nouveau type d'argent quantique.
Les calculs impliqués deviennent extrêmement difficiles pour les ordinateurs classiques à mesure que le nombre de crossovers augmente, mais maintenant Konstantinos Meichanetzidis à Quantinuum et ses collègues ont développé un algorithme quantique pour faire le travail. De plus, ils ont également créé un modèle qui calcule la durée de l'algorithme pour résoudre un problème, en fonction de sa taille et de sa vitesse d'erreur et de la puissance de l'ordinateur quantique exécutant l'algorithme.
En utilisant ce modèle, les chercheurs ont déterminé exactement où se trouve le seuil de l'avantage quantique pour les problèmes de théorie des nœuds. Pour l'ordinateur Apollo de Quantuum, dû pour la sortie en 2029, ce point arrive à des problèmes de nœud avec seulement 2800 traversées.
Les allégations antérieures d'avantage quantique ont impliqué la résolution de problèmes largement inutiles, mais Aleks Kissinger à l'Université d'Oxford dit que le travail de Quannuum suggère que les ordinateurs quantiques pourraient bientôt démontrer une véritable utilité.
«S'ils exécutent cela sur le prochain modèle (Quannuum) et qu'ils peuvent vraiment dépasser les supercalculateurs, je dirais que ce sera l'un des premiers cas d'avantage quantique pour un problème qu'ils n'ont pas simplement inventé pour le bien de courir sur des ordinateurs quantiques, vous savez? Il s'agit d'un problème préexistant dont les gens se soucient», explique Kissinger. «Cela me donne une certaine confiance que nous verrons ce genre de preuves intéressantes d'avantage dans un an ou deux.»
Un autre problème avec les affirmations précédentes, comme la première déclaration de suprématie quantique de Google en 2019, est qu'ils sont souvent renversés plus tard par des algorithmes classiques améliorés. Meichanetzidis dit qu'il tient à éviter un tel scénario, et en fait, son équipe a travaillé pour améliorer les algorithmes classiques de pointe pour les problèmes de nœud avant la publication, afin de s'assurer que leur modèle était aussi robuste que possible.
«Si nous sommes assez courageux pour dire que nous quantifions où l'avantage se produit, où il entre en jeu, nous devons être très stricts», explique Meichanetzidis. «La quantification de l'avantage quantique doit être effectuée aussi rigoureusement, du moins aussi rigoureusement, que nous le faisons (au quartier). Je pense que la communauté quantique devrait augmenter leurs normes lorsqu'ils devraient dire des mots tels que l'avantage.»
