Les ordinateurs quantiques sont appelés à révolutionner le monde de l’informatique. Ils sont dotés de capacités de calculs auxquels les ordinateurs classiques ne peuvent prétendre. Toutefois, pour le moment ils ne sont pas encore en mesure d’exprimer tout leur potentiel théorique. De nombreuses entreprises et entités de recherche travaillent d’arrache-pied pour remédier à cela. C’est le cas du laboratoire Ames qui est affilié au ministère américain de l’Énergie. Ledit laboratoire est arrivé à développer deux algorithmes capables d’augmenter la puissance de calcul des premiers ordinateurs quantiques. Selon les informations collectées par Techxplore, les algorithmes permettent de simuler avec précision les propriétés statiques et dynamiques des systèmes quantiques.
Des problèmes de puissance avec ordinateurs classiques
L’équipe ayant mis au point les deux algorithmes est dirigée par le scientifique Yong-Xin Yao. Celle-ci à la base travaille avec des ordinateurs avancés. Ces derniers leur permettent d’accélérer les découvertes physiques en rapport avec la matière condensée.
Une accélération qui nécessite le recours à des modélisations de mécanismes quantiques très complexes qui évoluent sur des échelles de temps ultrarapides. Avec les actuels superordinateurs, les résultats tardent à venir.
Ceux-ci arrivent facilement à modéliser les systèmes quantiques simples. Par contre, face à des systèmes plus complexes, ils ont beaucoup de mal. Le nombre de calculs qu’ils doivent réaliser augmente très vite ce qui ne leur permet pas d’arriver à des solutions précises. Même quand ils y arrivent, ils prennent trop de temps. Une situation qui est loin d’être idéale pour les découvertes.
C’est donc pour remédier à cela que l’équipe du laboratoire Ames a décidé de travailler avec des ordinateurs quantiques. Ils ont par la suite développé ces deux algorithmes. Pour M. Yao, il s’agit d’un véritable défi que lui et son équipe ont réussi à surmonter malgré le niveau de développement primitif de l’informatique quantique.
Deux algorithmes pour le présent et pour le futur
Les algorithmes sont conçus pour exploiter au mieux les capacités des ordinateurs quantiques existants sur le marché actuel. Pour ce faire, ils génèrent de manière adaptative le nombre et la variété des « suppositions éclairées » que l’ordinateur doit faire. Ce qui lui permet de décrire avec précision l’état de plus basse énergie ainsi que la mécanique évolutive d’un système.
En plus de cela, il faut dire que les algorithmes sont évolutifs. Ce qui fait qu’ils sont utilisables pour modéliser des systèmes beaucoup plus grands. Mieux, leur conception fait qu’ils peuvent fonctionner aussi bien sur les actuels ordinateurs quantiques que sur les futurs.
Une découverte loin d’être suffisante
Selon M. Yao, ces deux algorithmes permettant de modéliser les systèmes moléculaires ne comblent qu’une partie des attentes de son équipe. Elle projette de les utiliser pour résoudre différents problèmes complexes des sciences des matériaux. Il s’agit notamment de domaines comme le magnétisme, la supraconductivité, les réactions chimiques ou encore la conversion photo-énergétique.
Pour Peter Orth, scientifique au laboratoire Ames, l’objectif à long terme est d’arriver à un « avantage quantique » pour les matériaux. Ce qui signifie se servir des capacités de l’informatique quantique pour réaliser des choses qui sont impossibles pour les superordinateurs actuels.