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Superconducting quantum processor prototype operates 10¹⁵ times faster than fastest supercomputer
Un prototype de processeur quantique supraconducteur fonctionne 10¹⁵ fois plus vite que le supercalculateur le plus rapide
par Liu Danxu, Ge Shuyun, Université des sciences et technologies de Chine
Schéma de principe de la puce Zuchongzhi-3. 105 qubits et 182 coupleurs sont intégrés sur la même puce pour effectuer des tâches d'échantillonnage de circuits quantiques aléatoires. Crédit : USTC
Zuchongzhi-3, un prototype d'informatique quantique supraconducteur doté de 105 qubits et de 182 coupleurs, a permis des avancées significatives dans l'échantillonnage aléatoire de circuits quantiques. Ce prototype a été développé avec succès par une équipe de recherche de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC).
Ce prototype fonctionne à une vitesse 1015 fois plus rapide que le supercalculateur le plus rapide actuellement disponible et un million de fois plus rapide que les derniers résultats publiés par Google. Cette réalisation marque une étape importante dans l'amélioration des performances du calcul quantique, après le succès de Zuchongzhi-2. Les résultats de la recherche ont été publiés en couverture de Physical Review Letters.
La suprématie quantique est la démonstration d'un ordinateur quantique capable d'effectuer des tâches impossibles à réaliser pour des ordinateurs classiques. En 2019, le processeur Sycamore à 53 qubits de Google a réalisé une tâche d'échantillonnage de circuit aléatoire en 200 secondes, une tâche qui aurait pris environ 10 000 ans à simuler sur le supercalculateur le plus rapide du monde à l'époque.
Cependant, en 2023, l'USTC a démontré des algorithmes classiques plus avancés, réalisant la même tâche en environ 14 secondes en utilisant plus de 1 400 GPU A100. Avec l'utilisation de supercalculateurs Frontier équipés d'une mémoire plus importante, la tâche devrait être réalisée en seulement 1,6 seconde. En conséquence, la revendication de Google de « suprématie informatique quantique » à l'époque a été infirmée.
Par la suite, en utilisant l'algorithme classique optimal comme référence, la même équipe de l'USTC a obtenu la première suprématie quantique rigoureusement prouvée avec le prototype d'informatique quantique photonique « Jiuzhang » en 2020. Cela a été suivi en 2021 par la réalisation de la même tâche dans un système supraconducteur, réalisée avec le processeur Zuchongzhi-2.
En 2023, le développement par l'équipe du Jiuzhang-3 à 255 photons a démontré une suprématie quantique qui a surpassé les supercalculateurs classiques de 1016 fois. En octobre 2024, le processeur quantique supraconducteur à 67 qubits de Google, Sycamore, a démontré sa suprématie quantique en surpassant les supercalculateurs classiques de neuf ordres de grandeur.
En s'appuyant sur le Zuchongzhi-2 à 66 qubits, l'équipe de recherche de l'USTC a considérablement amélioré les indicateurs de performance clés pour développer le Zuchongzhi-3, qui comprend 105 qubits et 182 coupleurs. Le processeur quantique atteint un temps de cohérence de 72 μs, une fidélité de grille à un qubit parallèle de 99,90 %, une fidélité de grille à deux qubits parallèle de 99,62 % et une fidélité de lecture parallèle de 99,13 %. Le temps de cohérence étendu fournit la durée nécessaire pour effectuer des opérations et des calculs plus complexes.
Pour évaluer ses capacités, l'équipe a effectué une tâche d'échantillonnage de circuit aléatoire de 83 qubits et 32 couches sur le système. Par rapport à l'algorithme classique optimal actuel, la vitesse de calcul dépasse de 15 ordres de grandeur celle du supercalculateur le plus puissant du monde. De plus, elle surpasse de 6 ordres de grandeur les derniers résultats publiés par Google en octobre de l'année dernière, établissant l'avantage de calcul quantique le plus fort dans le système supraconducteur à ce jour.
Après avoir obtenu le plus grand avantage en matière de calcul quantique avec Zuchongzhi-3, l'équipe fait progresser activement la recherche dans les domaines de la correction d'erreurs quantiques, de l'intrication quantique, de la simulation quantique, de la chimie quantique et d'autres domaines. Les chercheurs ont adopté une architecture de qubits à grille 2D, facilitant des interconnexions efficaces entre les qubits et améliorant les taux de transfert de données.
ur la base de cette architecture, l'équipe a intégré un code de surface et étudie activement la correction d'erreur quantique avec un code de surface à distance 7. Des plans sont en place pour augmenter cette distance à 9 et 11, ouvrant la voie à une intégration et une manipulation massives de bits quantiques.
Le travail de l'équipe revêt une importance profonde et a été largement salué. Un critique de journal l'a décrit comme « l'évaluation d'un nouvel ordinateur quantique supraconducteur, qui présente des performances de pointe » et une « mise à niveau significative par rapport au précédent appareil à 66 qubits (Zuchongzhi-2) ».
L'équipe de recherche comprenait Pan Jianwei, Zhu Xiaobo et Peng Chengzhi, en collaboration avec le Centre de recherche de Shanghai pour les sciences quantiques, le laboratoire clé de Henan d'information quantique et de cryptographie, l'Institut national de métrologie de Chine, l'Institut de technologie quantique de Jinan, l'École de microélectronique de l'Université Xidian et l'Institut de physique théorique de l'Académie chinoise des sciences
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TRADUCTION DU RESUME SCIENCEX
que.
Un prototype de processeur quantique supraconducteur fonctionne 10¹⁵ fois plus vite que le supercalculateur le plus rapide
Zuchongzhi-3, un prototype de calcul quantique supraconducteur doté de 105 qubits et de 182 coupleurs, a permis des avancées significatives dans l'échantillonnage aléatoire des circuits quantiques. Ce prototype a été développé avec succès par une équipe de recherche de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC).
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COMMENTAORES
Peut-etree mes lecteurs se rappellent ils de mes doutes concernant les superordinateurs a qubits quantiques ....
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A veais je tort ??? Car j 'ai appris depuis qsue
le nouvel ordinateur quantique de Google est-il 241 millions de fois plus rapide ?
Google a depuis mis à niveau l'ordinateur quantique Sycamore, de 53 qubits à 70 qubits, augmentant ainsi la capacité de traitement de 241 millions de fois.
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La publication chinoise est là pour montrer qu 'ils s'y sont mis également et qu "il s agit peut etre pour eux d'une sorte de défi stratégique .... Cette course au nombre de qubits mis en oeuvre a t-elle un sens caché ???
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Combien de qubits pour ''casser la baraque '' ( les USA veulent casser les cryptages bitcoin ! )
Réponse :
Les experts estiment qu'un ordinateur quantique doté d'environ 13 millions de qubits pourrait théoriquement casser le cryptage du bitcoin en une seule journée. Les systèmes quantiques les plus avancés d'aujourd'hui sont loin de ce niveau, avec seulement quelques centaines de qubits, mais les progrès s'accélèrent
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More information: Dongxin Gao et al, Establishing a New Benchmark in Quantum Computational Advantage with 105-qubit Zuchongzhi 3.0 Processor, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.090601. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2412.11924
Journal information: Physical Review Letters , arXiv
Provided by University of Science and Technology of China
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