Intéressée depuis des années par ce domaine, Google annonce une avancée majeure avec son algorithme Quantum Echoes qui, sur la puce quantique Willow, s'exécute 13 000 fois plus vite qu'un supercalculateur.

Surtout, ses résultats sont vérifiables, levant un obstacle majeur vers des applications concrètes en médecine ou en science des matériaux d'ici cinq ans.

Depuis des années, la course à l'ordinateur quantique est jalonnée d'annonces spectaculaires et de défis techniques immenses. Le principal obstacle n'est pas seulement la puissance brute, mais la fiabilité.

Les qubits, équivalents quantiques des bits informatiques, sont extrêmement sensibles aux erreurs, rendant les calculs complexes difficiles à valider. Plusieurs démonstrations d'« avantage quantique », où une machine quantique accomplit une tâche impossible pour un ordinateur classique, ont été réalisées, mais leur portée restait limitée par la difficulté de prouver l'exactitude du résultat.

Qu'est-ce que l'algorithme Quantum Echoes ?

Au cœur de cette avancée se trouve une méthode de calcul baptisée Quantum Echoes. Pour le comprendre, il faut imaginer l'effet papillon transposé au monde quantique.

L'algorithme consiste à faire évoluer un système de qubits de manière contrôlée, à y introduire une perturbation minime sur un seul qubit (le fameux "papillon quantique"), puis à inverser le processus, comme si l'on rembobinait une cassette vidéo.

En analysant la différence entre l'état final et l'état initial, les chercheurs peuvent extraire des informations extrêmement précises sur le système. Cette technique, connue scientifiquement sous le nom de corrélateur hors de l'ordre temporel (OTOC), permet de mesurer comment l'information se propage et se "brouille" au sein d'un système hautement intriqué, une signature du chaos quantique.

Une avancée vérifiable, le vrai défi

La véritable prouesse de Google ne réside pas uniquement dans la complexité du calcul, mais dans sa vérifiabilité. Contrairement aux précédentes démonstrations, le résultat de Quantum Echoes peut être reproduit par un autre ordinateur quantique de capacité similaire.

C'est une garantie fondamentale pour bâtir la confiance dans cette technologie. Si l'on ne peut pas prouver qu'un résultat est correct, son utilité pratique est quasi nulle.

Le test a été mené sur la puce Willow de Google, composée de 105 qubits. Le calcul s'est avéré 13 000 fois plus rapide que ce que pourrait accomplir le supercalculateur Frontier, l'un des plus puissants au monde.

Pour effectuer la même tâche, une machine classique aurait besoin de plusieurs années, contre quelques jours seulement pour Willow. C'est la démonstration d'un avantage quantique à la fois massif et, pour la première fois, robuste.

Des applications concrètes en ligne de mire ?

Si la cryptographie est souvent citée comme le champ d'application ultime, Google oriente ses travaux vers des domaines plus immédiats comme la médecine et la science des matériaux.

L'équipe a utilisé Quantum Echoes pour simuler des molécules organiques et analyser leur structure avec une précision inédite, en s'appuyant sur les principes de la résonance magnétique nucléaire (RMN).

Le protocole agit comme une sorte de "règle moléculaire" plus longue, capable de mesurer les distances entre des atomes éloignés. Pour l'heure, cette application reste une démonstration préliminaire. Les simulations, utilisant une quinzaine de qubits, peuvent encore être égalées par des méthodes classiques.

Cependant, elle trace une voie claire vers l'analyse de molécules bien plus grandes, une tâche aujourd'hui hors de portée des supercalculateurs. La capacité à simuler avec exactitude la structure moléculaire pourrait accélérer drastiquement la découverte de nouveaux médicaments et matériaux.

L'équipe de Google Quantum AI estime que des applications pratiques, impossibles à réaliser sans ordinateur quantique, pourraient voir le jour d'ici cinq ans. La route est encore longue et nécessitera de faire passer le matériel de quelques centaines à des millions de qubits. Mais avec Quantum Echoes, une étape essentielle a été franchie : le calcul quantique n'est plus seulement rapide, il devient digne de confiance.