Comment lire une annonce en informatique quantique

Une liste de contrôle pratique pour le nombre de qubits, les qubits logiques, les feuilles de route et les superlatifs — et pour distinguer une démonstration de laboratoire d’un produit.

Cette page a été traduite depuis l'anglais. Les noms d'entreprises et de produits ainsi que les liens vers les sources restent inchangés. Lire l'original en anglais

Les annonces en informatique quantique tombent presque chaque semaine : une nouvelle puce, davantage de qubits, une levée de fonds, une « première mondiale », un partenariat, une feuille de route qui s’étend sur plusieurs années. Beaucoup de ces annonces correspondent à de vraies avancées techniques. Beaucoup sont aussi rédigées pour lever des fonds, recruter ou décrocher un titre. La différence n’est pas toujours évidente dès le premier paragraphe.

Ce guide est une méthode de lecture, pas un classement d’entreprises. Il présente les questions que DesignQuantum^™ se pose en ouvrant un communiqué de presse, un billet de blog ou un article scientifique, et la manière dont ces questions renvoient aux notions de fond : ce qu’est un qubit, en quoi diffèrent les modalités de qubits et pourquoi la correction d’erreurs et les qubits logiques changent le sens d’un chiffre mis en avant. Un guide complémentaire traite des formules marketing qui se recoupent : avantage quantique, suprématie quantique et utilité quantique.

Partez de la source primaire

La première habitude est banale et évite l’essentiel des confusions : retrouver le document sur lequel repose l’annonce. Il peut s’agir d’un billet de blog de l’entreprise, d’un article évalué par les pairs, du résumé d’une intervention en conférence, d’un document déposé auprès du régulateur boursier, d’un avis d’attribution de marché public ou d’une communication sur un financement. Les reprises de seconde main sont utiles pour le contexte, mais elles laissent souvent de côté les réserves qui figuraient dans l’original.

Lorsque DesignQuantum^™ publie une actualité, nous renvoyons vers ces sources primaires et vers tout article de presse sur lequel nous nous sommes appuyés. Si une affirmation ne repose sur aucune source publique que nous pouvons consulter, nous ne la traitons pas comme un fait établi. C’est la même règle que celle décrite sur la page À propos et appliquée dans l’annuaire des entreprises.

Le nombre de qubits est une caractéristique, pas une mesure de performance

Le chiffre qui ouvre le plus souvent une annonce est le nombre de qubits. C’est aussi le plus facile à mal interpréter. Un qubit est un système quantique à deux états qui peut être préparé en superposition et intriqué avec d’autres qubits. C’est une ressource physique. Ce n’est pas, à lui seul, une mesure de puissance de calcul utile.

Deux processeurs dotés du même nombre de qubits peuvent différer de plusieurs ordres de grandeur dans ce qu’ils sont capables d’exécuter, selon :

le niveau de bruit de chaque porte et de chaque qubit au repos (souvent exprimé en fidélités ou en taux d’erreur) ;
les qubits qui peuvent interagir directement (connectivité) et le temps nécessaire pour déplacer ou échanger de l’information sur la puce ;
la durée pendant laquelle le dispositif reste cohérent, comparée à la profondeur du circuit que l’on veut exécuter ;
le fait que le chiffre annoncé compte des qubits de calcul, des qubits auxiliaires servant à la lecture ou au refroidissement, ou des qubits fabriqués mais pas encore contrôlés ;
le fait qu’il s’agisse de qubits physiques ou de qubits logiques obtenus par correction d’erreurs.

Un dispositif qui gagne des qubits tout en dégradant chaque porte peut devenir plus difficile à utiliser, et non plus facile. L’essai de John Preskill de 2018 sur l’ère NISQ — technologie quantique bruitée d’échelle intermédiaire, selon le sigle anglais — est la référence classique sur cette tension : des dispositifs assez grands pour être intéressants, mais encore trop bruités pour exécuter directement des algorithmes tolérants aux fautes. L’article figure dans les sources ci-dessous.

Demandez si les qubits sont physiques ou logiques

Les qubits physiques sont les objets matériels : transmons, ions piégés, atomes neutres, photons, spins, etc. Ils sont bruités. Les qubits logiques sont des encodages qui répartissent l’information quantique sur de nombreux qubits physiques afin que certaines erreurs puissent être détectées et corrigées. Notre explication sur la correction d’erreurs quantiques montre pourquoi ce surcoût existe et ce que signifient la « distance du code » et le « seuil ».

Lorsqu’une annonce parle de « qubit logique », voici quelques questions utiles :

Quel code correcteur d’erreurs a été utilisé, et avec quelle distance ?
Combien de qubits physiques se trouvaient derrière chaque qubit logique ?
Un jeu complet de portes logiques a-t-il été démontré, ou seulement le stockage (la mémoire) d’un état logique ?
Le taux d’erreur logique a-t-il réellement baissé à mesure que le code grandissait, ce qui est tout l’intérêt d’être sous le seuil ?
Le résultat porte-t-il sur un seul qubit logique ou sur plusieurs qubits logiques en interaction ?

Une expérience de mémoire sur un seul qubit logique peut être un résultat scientifique important sans constituer un processeur logique polyvalent. Les deux peuvent être vrais à la fois. L’annonce devrait vous permettre de les distinguer.

Distinguez une démonstration de laboratoire d’un produit

Un autre raccourci fréquent dans les titres consiste à présenter une démonstration comme un système livré. Quelques distinctions utiles :

Expérience ponctuelle — un résultat publié dans un article ou une prépublication, souvent sur un dispositif qui n’existe que dans un seul laboratoire.
Prototype ou système en construction — un matériel en cours de fabrication pour un client ou un site désigné, avec une échéance qui peut glisser.
Processeur accessible dans le cloud — un dispositif sur lequel d’autres équipes peuvent réellement exécuter des circuits, ce qui constitue une affirmation opérationnelle plus forte qu’une expérience isolée.
Affirmation sur la fabrication ou la fonderie — l’idée qu’un procédé peut être reproduit sur une ligne de production, et pas seulement assemblé à la main. Il s’agit d’économie du passage à l’échelle, et pas seulement de physique.

Les feuilles de route ne sont pas des résultats. Une diapositive qui affiche un million de qubits pour une année future est un projet. Elle devient une information lorsque l’entreprise explique ce qui doit être vrai (taux d’erreur, rendement de fabrication, électronique de contrôle, cryogénie, logiciel) pour que ce projet se réalise, et ce qu’elle a démontré jusqu’ici.

Regardez la comparaison, pas seulement le superlatif

Des formules comme « le plus puissant », « le plus grand » ou « le premier » restent inachevées tant que l’on ne connaît pas la catégorie de comparaison. Le plus grand selon quelle mesure — nombre de qubits, volume quantique, profondeur de circuit, qubits logiques, modules connectés ou autre chose ? Le premier à faire quoi, dans quelles conditions et selon qui ?

Si l’annonce compare un dispositif quantique à un ordinateur classique, lisez le volet classique aussi attentivement que le volet quantique. Quel algorithme classique a été utilisé ? S’agissait-il d’une méthode de pointe ou d’une méthode simple ? La comparaison portait-elle sur une simulation exacte (qui devient impossible à mesure que le nombre de qubits augmente) ou sur une méthode approchée ? Une équipe extérieure au groupe à l’origine de l’annonce a-t-elle refait la comparaison ? Notre texte complémentaire sur l’avantage, la suprématie et l’utilité est consacré à ces mots, car c’est là que les exagérations sont les plus fréquentes.

Un financement est une information — sur l’argent, pas sur la physique

Une levée de fonds, une subvention publique ou l’attribution d’un marché vous apprend que quelqu’un a décidé de dépenser de l’argent. C’est une vraie information. Ce n’est pas une confirmation indépendante qu’une étape technique a été franchie. Les questions sont alors différentes : qui a investi, quel montant a été rendu public, s’agit-il d’un tour de table clôturé ou d’une ligne de financement, et à quoi l’argent doit-il servir. Nous ne publions ces montants que lorsqu’une source publique les indique, et nous le précisons.

Une courte liste de contrôle

Après avoir lu une annonce, vous devriez pouvoir répondre à la plupart des questions suivantes, ou constater que le document n’y répond pas :

Qu’est-ce qui a été exactement démontré ou livré, à quelle date, et où se trouve le compte rendu original ?
Les qubits sont-ils physiques ou logiques, et combien y en a-t-il de chaque type ?
Quels taux d’erreur, fidélités ou profondeurs de circuit ont été communiqués, et pour quelles opérations ?
S’agit-il d’un article, d’un prototype, d’un dispositif dans le cloud ou d’une affirmation sur la fabrication ?
S’il y a une comparaison avec le classique, quelle était la référence classique ?
S’il y a un superlatif (« premier », « plus grand », « plus puissant »), quelle est la catégorie précise ?
Quelles déclarations sont attribuées à l’entreprise, et lesquelles ont été vérifiées de manière indépendante ?

Vous n’obtiendrez pas toujours toutes les réponses. C’est en soi une information utile. Une annonce rigoureuse laisse généralement bien voir les questions restées sans réponse. Une annonce négligente les cache derrière un nombre de qubits et une année future.

Comment nous l’appliquons dans nos articles

Les actualités de DesignQuantum^™ sont volontairement courtes. Une page d’actualité doit dire ce qui a été annoncé, attribuer les affirmations et vous orienter vers les sources. Un guide comme celui-ci sert à décortiquer le vocabulaire que ces actualités doivent employer. Si une annonce ultérieure nous oblige à revoir un point de ce texte — par exemple un indicateur de référence largement adopté qui n’existait pas lors de la publication de cette page —, nous mettrons la page à jour et modifierons la date indiquée en haut.