Zuchongzhi-3, un prototype de calcul quantique supraconducteur avec 105 qubits et 182 coupleurs, a fait des progrès significatifs 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).
Ce prototype fonctionne à une vitesse 1015 fois plus rapide que le superordinateur 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, suite au succès de Zuchongzhi-2. Les résultats de la recherche ont été publiés en tant qu’article de couverture dans Physical Review Letters.
La suprématie quantique est la démonstration d’un ordinateur quantique capable d’effectuer des tâches qui sont irréalisables pour les ordinateurs classiques. En 2019, le processeur Sycamore 53 qubits de Google a terminé une tâche d’échantillonnage de circuit aléatoire en 200 secondes, une tâche qui aurait pris environ 10 000 ans à simuler sur le superordinateur le plus rapide du monde à l’époque.
Cependant, en 2023, l’USTC a fait la démonstration d’algorithmes classiques plus avancés, accomplissant la même tâche en 14 secondes environ en utilisant plus de 1 400 GPU A100. Avec l’utilisation de superordinateurs Frontier équipés d’une plus grande mémoire, la tâche devrait être terminée en seulement 1,6 seconde. En conséquence, l’affirmation de Google sur la « suprématie informatique quantique » à l’époque a été annulée.
Par la suite, en utilisant l’algorithme classique optimal comme référence, la même équipe de l’USTC a réalisé la première suprématie quantique rigoureusement prouvée avec le prototype de calcul 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.
Sur la base de cette architecture, l’équipe a intégré le code de surface et fait activement des recherches sur la correction des erreurs quantiques avec un code de surface de distance-7. Des plans sont en place pour augmenter cette distance à 9 et 11, ouvrant la voie à l’intégration massive et à la manipulation des bits quantiques.
Le travail de l’équipe revêt une importance profonde et a été largement acclamé. Un critique de revue l’a décrit comme « un benchmarking d’un nouvel ordinateur quantique supraconducteur, qui montre des performances de pointe », et une « mise à niveau significative par rapport au précédent dispositif de 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 d’information et de cryptographie quantiques du Henan, 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.
