Depuis des années, on entend dire que les ordinateurs quantiques sont la prochaine révolution qui transformera notre avenir, qu'ils sont pratiquement « à portée de main », mais qu'ils ne sont jamais vraiment prêts. Les promesses d'une avancée majeure se répètent depuis des décennies : une puissance de calcul immense, une révolution dans les domaines de la médecine, de la chimie, de la finance et de l'intelligence artificielle. Cette fois, cependant, les scientifiques de Google peuvent véritablement parler d'un tournant. L'équipe d'ingénieurs de la société a annoncé que sa nouvelle puce Willow a réussi à exécuter une expérience scientifique vérifiée 13 000 fois plus rapidement que le supercalculateur classique le plus rapide disponible. Comment expliquer ce succès ? Google a utilisé un algorithme propriétaire appelé Quantum Echo, conçu pour simuler des phénomènes de résonance magnétique nucléaire (RMN), une technique connue en médecine comme étant à la base de l'imagerie par résonance magnétique (IRM). En pratique, il s'agit d'étudier la structure des molécules en analysant le comportement des spins magnétiques des atomes. Ce qu'ils ont accompli est impressionnant à deux égards : premièrement, Willow a effectué les calculs à une vitesse inimaginable par rapport aux algorithmes classiques ; deuxièmement, les résultats ont pu être vérifiés, ce qui constituait jusqu'alors l'un des plus grands défis de l'informatique quantique. Autrement dit, l'ordinateur quantique a non seulement calculé, mais l'a fait de manière reproductible et réaliste.

Un problème majeur des ordinateurs quantiques a toujours été leur nature non déterministe. Les résultats des calculs quantiques reposent sur des probabilités, ce qui signifie que l'appareil ne peut prédire que la solution la plus probable parmi de nombreuses solutions possibles, et non une solution unique et certaine. Pour rendre cette technologie pratique, les erreurs doivent être considérablement réduites, car elles peuvent s'accumuler et compromettre la fiabilité des résultats. Lors de l'expérience Willow, l'équipe de Google a trouvé une solution pour contourner cet obstacle. Une puce de 105 qubits a été « sondée » des millions de fois par seconde. Les chercheurs ont envoyé un signal (une sorte de « ping ») à la puce et ont analysé la réponse du système. Cela leur a permis d'observer l'état du système sans le perturber, réduisant ainsi considérablement les erreurs et obtenant des résultats quasi déterministes. La méthode employée a nécessité le traitement d'une quantité gigantesque de données ; comme le souligne Google, il s'agissait de la plus grande analyse de ce type dans l'histoire des projets quantiques. Elle a permis d'obtenir des résultats vérifiables avec une précision jamais atteinte par aucune équipe de recherche. Quantum Echo peut donc être considéré comme la première application pratique et concrète des ordinateurs quantiques dans la recherche scientifique – ce qui jusqu’à présent restait dans le domaine des possibilités théoriques.

Le succès de Willow ne signifie pas que les ordinateurs quantiques seront présents demain dans les laboratoires de chimie ou les centres de données. Il marque néanmoins une étape importante sur la voie du qubit logique à longue durée de vie, un élément clé qui assurera la stabilité et l'évolutivité des machines quantiques. Cet objectif constitue l'étape 3 de la feuille de route officielle de Google pour l'IA quantique. L'équipe de recherche souligne que la prochaine étape consistera à utiliser des techniques similaires pour simuler des phénomènes plus complexes, des réactions chimiques aux processus biologiques à l'échelle atomique. Comme l'a fait remarquer un ingénieur de Google : « Un ordinateur quantique est le seul outil capable de comprendre pleinement la nature, car il est soumis à ses lois. »