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L’ordinateur quantique prouve enfin qu’il est plus rapide qu’un PC conventionnel, mais juste – High-teK.ca

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Un informaticien de l’Amherst College a effectué le tout premier test de vitesse en tête-à-tête entre un ordinateur conventionnel et un ordinateur quantique – et vous serez heureux d’apprendre que l’ordinateur quantique a gagné. Mais juste — et contre un ordinateur conventionnel qui est 6 000 fois moins cher.

L’ordinateur quantique testé était le D-Wave Two, qui contient 439 bits quantiques (qubits). Depuis que D-Wave a lancé le premier ordinateur quantique commercial en 2011, le 128 qubits, 10 millions de dollars D-Wave One – la société a fait face à de nombreuses critiques de la part de physiciens quantiques et d’informaticiens, qui affirment que les qubits de D-Wave ne sont pas réellement quantiques. Au cours de la dernière année environ, grâce à des études évaluées par des pairs qui ont exploré le fonctionnement interne du D-Wave Onecette critique s’est estompée.

Cette nouvelle étude, de Catherine McGeoch de l’Amherst College, confirme en partie le caractère quantique du D-Wave Two – mais en même temps, ses recherches montrent que le D-Wave Two n’a rien à voir avec le réel, ordinateurs quantiques à usage général qui devrait révolutionner le monde dans lequel nous vivons. Les ordinateurs quantiques de D-Wave utilisent le recuit quantique (un type de calcul quantique adiabatique) pour résoudre les problèmes d’optimisation – et vraiment, seulement problèmes d’optimisation. Un véritable ordinateur quantique, cependant, devrait utiliser l’intrication quantique.

Le système de refroidissement cryogénique du D-Wave Two.  Il y a une puce qubit là-dedans, quelque part.

Le système de refroidissement cryogénique du D-Wave Two. Il y a une puce qubit là-dedans, quelque part.

Comme vous le savez probablement, l’intrication quantique est incroyablement capricieuse. L’état de l’art actuel ne permet pas d’exploiter plus d’un ou deux qubits intriqués pendant quelques microsecondes. Le recuit quantique, cependant, peut être effectué avec des qubits beaucoup plus bruyants et de qualité inférieure – c’est pourquoi D-Wave a réussi à produire un système de 439 qubits qui fonctionne en dehors du laboratoire, dans un environnement de bureau normal. Cependant, les puces qubit de D-Wave doivent encore être refroidies à zéro absolu (0,02K, -273,13C), et les qubits (boucles de niobium) sont toujours si inconstants (affectés par le rayonnement électromagnétique externe) que chaque calcul est effectué 1 000 fois pour garantir son exactitude. Malgré tout cela, il n’y a toujours aucune garantie que la solution finale sera optimale (mais c’est généralement le cas).

Pour effectuer le test de vitesse d’ordinateur quantique par rapport à conventionnel, trois problèmes d’optimisation NP-difficiles ont été effectués sur une variété de systèmes : un système D-Wave Two contenant une puce Vesuvius 5 (439 qubits), Blackbox (un hybride Vesuvius 5/logiciel ), et trois solveurs logiciels (CPLEX, METSlib Tabu, Akmaxsat) fonctionnant sur un processeur Intel Xeon E5-2690 (sous Ubuntu Linux 12.04). Le meilleur exemple d’optimisation NP-difficile est le problème du voyageur de commerce, où vous devez concevoir l’itinéraire le plus court entre un nombre donné de destinations. Une telle optimisation est très difficile sur le plan informatique, mais il est théorisé que les ordinateurs quantiques devraient être capables de résoudre ces problèmes beaucoup plus rapidement.

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Ordinateur quantique D-Wave

Les résultats ont montré que, là où les problèmes NP-difficiles pouvaient être exécutés directement sur le matériel, le système D-Wave est environ 4 000 fois plus rapide. Lorsque Blackbox a dû être utilisé, pour décomposer les problèmes en morceaux que le Vésuve peut comprendre, les performances ont lié ou amélioré les solutionneurs logiciels. L’étude a également brièvement testé la nouvelle puce de D-Wave, la Vesuvius 6, et a constaté qu’elle serait environ 10 000 fois plus rapide que les solveurs logiciels.

Cependant, ces résultats posent probablement plus de questions qu’ils n’apportent de réponses. Nous ne savons toujours pas exactement comment les puces de D-Wave fonctionnent réellement, et nous ne savons donc pas si nous les utilisons de manière optimale. Nous ne savons pas non plus comment les puces D-Wave se comparent aux solveurs logiciels qui utilisent un recuit quantique simulé hautement optimisé – il est possible que le logiciel soit aussi rapide que le matériel. Enfin, nous devons nous rappeler que le logiciel fonctionnait sur un poste de travail d’environ 1 500 $, tandis que le D-Wave Two, qui a été récemment acheté par Lockheed Martin, a un prix quelque part dans la fourchette de 10+ millions de dollars (6 666 fois plus cher). Vous pourriez construire un supercalculateur de classe pétaflopique pour 10 millions de dollars – et non seulement il serait plus rapide que le D-Wave Two pour les problèmes NP-difficiles, mais vous pourriez aussi exécuter un logiciel normal dessus !

Pour plus d’informations sur la méthodologie de test et des informations (principalement) lisibles par l’homme sur ce qu’est réellement le recuit quantique, consultez le document de recherche de McGeoch [PDF]. McGeoch présentera « Experimental Evaluation of an Adiabiatic Quantum System for Combinatorial Optimization » à la conférence internationale de l’Association for Computing Machinery (ACM) sur les frontières informatiques la semaine prochaine, en Italie.

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