Quantum computing milestone: 56-qubit computer provides truly random number generation
Étape importante de l'informatique quantique : un ordinateur à 56 qubits permet la génération de nombres véritablement aléatoires
Par l'Université du Texas à Austin
À l'aide d'un ordinateur quantique à 56 qubits, des chercheurs ont démontré expérimentalement pour la première fois une méthode permettant de générer des nombres aléatoires à partir d'un ordinateur quantique, puis d'utiliser un supercalculateur classique pour prouver qu'ils sont réellement aléatoires et fraîchement générés. Crédit : Quantinuum
Dans un nouvel article paru dans Nature, une équipe de chercheurs de JPMorgan Chase, de Quantinuum, du Laboratoire national d'Argonne, du Laboratoire national d'Oak Ridge et de l'Université du Texas à Austin décrit une étape importante dans le domaine de l'informatique quantique, avec des applications potentielles en cryptographie, en équité et en confidentialité.
À l'aide d'un ordinateur quantique à 56 qubits, ils ont démontré expérimentalement pour la première fois l'aléatoire certifié, une méthode permettant de générer des nombres aléatoires à partir d'un ordinateur quantique, puis d'utiliser un supercalculateur classique pour prouver qu'ils sont réellement aléatoires et fraîchement générés. Cela pourrait ouvrir la voie à l'utilisation des ordinateurs quantiques pour une tâche pratique inaccessible par les méthodes classiques.
Scott Aaronson, titulaire de la chaire Schlumberger Centennial d'informatique et directeur du Centre d'information quantique de l'Université du Texas à Austin, a inventé le protocole d'aléa certifié qui a été démontré. Lui et son ancien chercheur postdoctoral, Shih-Han Hung, ont apporté un soutien théorique et analytique aux expérimentateurs de ce dernier projet.
« Lorsque j'ai proposé mon protocole d'aléa certifié en 2018, je n'imaginais pas combien de temps il me faudrait attendre pour en voir une démonstration expérimentale », a déclaré Aaronson. « S'appuyer sur le protocole original et le concrétiser est un premier pas vers l'utilisation des ordinateurs quantiques pour générer des bits aléatoires certifiés pour des applications cryptographiques concrètes.»
Il a été démontré que les ordinateurs quantiques possèdent une puissance de calcul bien supérieure à celle des supercalculateurs classiques, même les plus puissants. L'année dernière, une équipe de Quantinuum et de JPMorgan Chase, ainsi qu'une autre de Google, ont annoncé avoir réalisé sur leurs ordinateurs quantiques respectifs des tâches impossibles à réaliser avec les supercalculateurs existants, un exploit connu sous le nom de suprématie quantique. Cependant, convertir cette puissance en solution d’une tâche pratique restait un défi ouvert.
Ce défi a désormais été relevé grâce à l'échantillonnage aléatoire de circuits (RCS) pour générer un caractère aléatoire certifié. Le caractère aléatoire est une ressource essentielle pour de nombreuses applications dans des domaines tels que la cryptographie, l'équité et la confidentialité.
Les ordinateurs classiques ne peuvent à eux seuls générer des nombres véritablement aléatoires ; ils sont donc généralement associés à un générateur matériel de nombres aléatoires. Cependant, un adversaire pourrait prendre le contrôle de ce générateur et l'utiliser pour fournir à l'ordinateur des nombres non entièrement aléatoires, lui permettant ainsi de déchiffrer les codes cryptographiques. Grâce à la nouvelle méthode décrite ici, même si un adversaire avait pris le contrôle de l'ordinateur quantique, il lui serait théoriquement impossible de manipuler la sortie tout en étant certifié aléatoire.
Accédant à distance via Internet à l'ordinateur quantique à ions piégés Quantinuum System Model H2 de 56 qubits, l'équipe a généré des bits certifiablement aléatoires. Plus précisément, ils ont mis en œuvre un protocole d'expansion du caractère aléatoire certifié basé sur le RCS, qui produit plus de caractère aléatoire qu'il n'en accepte en entrée.
Présentation du protocole. Crédit : Nature (2025). DOI : 10.1038/s41586-025-08737-1
Le protocole se déroule en deux étapes. Dans un premier temps, l'équipe a soumis à plusieurs reprises les problèmes d'ordinateur quantique à une résolution rapide, que même le supercalculateur classique le plus puissant au monde ne peut résoudre rapidement et que l'ordinateur quantique ne peut résoudre qu'en choisissant au hasard l'une des nombreuses solutions possibles.
Dans un deuxième temps, l'authenticité du caractère aléatoire a été certifiée mathématiquement à l'aide de supercalculateurs classiques. L'équipe a démontré que le caractère aléatoire ne pouvait être reproduit par des méthodes classiques. En utilisant la certification classique sur plusieurs supercalculateurs de haut niveau, avec une performance combinée soutenue de 1,1 x 1018 opérations en virgule flottante par seconde (1,1 exaflops), l'équipe a certifié 71 313 bits d'entropie.
Découvrez les dernières avancées scientifiques, technologiques et spatiales avec plus de 100 000 abonnés qui comptent sur Phys.org pour des informations quotidiennes. Inscrivez-vous à notre newsletter gratuite et recevez chaque jour ou chaque semaine des informations sur les avancées, les innovations et les recherches les plus importantes.
« Ces travaux marquent une étape majeure dans l'informatique quantique, en proposant une solution à un défi concret grâce à un ordinateur quantique dépassant les capacités des supercalculateurs classiques actuels », a déclaré Marco Pistoia, responsable de la recherche appliquée en technologie mondiale et ingénieur distingué chez JPMorgan Chase.
« Ce développement de l'aléatoire certifié illustre non seulement les avancées du matériel quantique, mais sera également essentiel à la poursuite de la recherche, de l'échantillonnage statistique, des simulations numériques et de la cryptographie.»
En juin 2024, Quantinuum a mis à niveau son ordinateur quantique System Model H2 avec 56 qubits à ions piégés et, en partenariat avec l'équipe de recherche appliquée en technologie mondiale de JPMorgan Chase, a utilisé ce système pour réaliser une simulation quantique à réaction (RCS), une tâche initialement conçue pour démontrer l'avantage quantique.
H2 a amélioré d'un facteur 100 les technologies de pointe existantes grâce à sa haute fidélité et à sa connectivité qubit-à-bit, ce qui a permis de conclure que ce résultat n'aurait pu être obtenu sur aucun ordinateur classique existant. Cette mise à niveau, combinée au protocole d'Aaronson, a conduit à la percée désormais décrite dans Nature.
« Aujourd'hui, nous célébrons une étape charnière qui propulse l'informatique quantique au cœur des applications pratiques et concrètes », a déclaré le Dr Rajeeb Hazra, président-directeur général de Quantinuum.
« Notre application de l'aléatoire quantique certifié démontre non seulement les performances inégalées de notre technologie d'ions piégés, mais établit également une nouvelle norme en matière de sécurité quantique robuste et de simulations avancées dans des secteurs tels que la finance, l'industrie manufacturière et au-delà. Chez Quantinuum, nous sommes à l'origine d'avancées révolutionnaires qui redéfinissent les industries et libèrent tout le potentiel de l'informatique quantique.»
« Ces résultats en informatique quantique ont été rendus possibles grâce à l'expertise de l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA), leader mondial.
417 / 5 000
« Les installations informatiques du Département de l'Énergie des Laboratoires nationaux d'Oak Ridge, d'Argonne et de Lawrence Berkeley », a déclaré Travis Humble, directeur du Programme des utilisateurs d'informatique quantique et du Centre des sciences quantiques, tous deux à l'ORNL.
« Ces efforts pionniers repoussent les frontières de l'informatique et fournissent des informations précieuses sur les interactions entre l'inf
XXXXXXXXXXXXXX
RESUME
Une étape importante de l'informatique quantique : un ordinateur à 56 qubits permet de générer des nombres véritablement aléatoires.
Dans un nouvel article paru dans Nature, une équipe de chercheurs de JPMorgan Chase, Quantinuum, du Laboratoire national d'Argonne, du Laboratoire national d'Oak Ridge et de l'Université du Texas.
XXXXXXXXXXXX
COMMERNTAIRES
J 'avoue me sentir un peu lassé des promesses mirobolantes prévues pour l ordinateur quantique ! Je suis donc heureux de voir que l on commence a en tirer quelque chose : la génération de nombres aléatoire !!
Toue fois mes élèves s interessent à cette course a la performance ,je vais donc faire un peu le point .....
1/Y a -t- il une couse à la puissance ???
Aujourd'hui, Google estime la puissance de son nouvel ordinateur quantique à 1 million de qubits. Cela en fera le dispositif quantique le plus puissant au monde, car tous les ordinateurs quantiques actuels n'ont qu'une puissance de 100 qubits ou moins.
2/Quel est ptécisement
l'ordinateur quantique le plus puissant ?
En décembre 2024, Google annonce dans Nature la réalisation d'un ordinateur quantique de 105 qubits, qui réalise en moins de cinq minutes un calcul qui prendrait dix septillions d'années (1043 ans) sur les supercalculateurs actuels les plus puissants.
3/Quel est ailleuts le défi ????
Le dernier ordinateur quantique Tianyan-504 de China Telecom Quantum Group (CTQG) est le plus puissant que la Chine ait jamais créé.
XXXXXXXXXX
More information: Marco Pistoia, Certified randomness using a trapped-ion quantum processor, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08737-1. www.nature.com/articles/s41586-025-08737-1
Journal information: Nature
Provided by University of Texas at Austin
Explore further
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire