Une puce quantique bat les supercalculateurs : deux heures contre des années express
La tâche évoque un labyrinthe géant avec une seule sortie parmi des milliards d'impasses. Un ordinateur ordinaire vérifie chaque couloir pas à pas — il y faudrait des siècles. Le processeur quantique lance une onde qui se propage simultanément dans toutes les voies. Le bon chemin renvoie un écho qui s'amplifie, et la réponse arrive en quelques heures. C'est exactement ce que faisaient les circuits « à pic » dans la nouvelle expérience.
À chaque bifurcation supplémentaire, l'avantage de la puce quantique croît non seulement rapidement, mais de manière vertigineuse — comme l'expansion de l'univers éloigne les galaxies. Ce qui est surprenant, c'est que la réponse de l'appareil quantique est probabiliste : il devine le chemin avec une grande précision, mais sans garantie. Cependant, cette précision suffit pour qu'une vérification classique prenne des années. Dans l'expérience, le circuit le plus complexe contenait 2000 bifurcations. H2 a trouvé la sortie en deux heures ; les supercalculateurs auraient besoin d'années.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2510.25838
We design and demonstrate heuristic quantum advantage with peaked circuits (HQAP circuits) on Quantinuum's System Model H2 quantum processor. Through extensive experimentation with state-of-the-art classical simulation strategies, we identify a clear gap between classical and quantum runtimes. Our largest instance involves all-to-all connectivity with 2000 two-qubit gates, which H2 can produce the target peaked bitstring directly in under 2 hours. Our extrapolations from leading classical simulation techniques such as tensor networks with belief propagation and Pauli path simulators indicate the same instance would take years on exascale systems (Frontier, Summit), suggesting a potentially exponential separation. This work marks an important milestone toward verifiable quantum advantage, as well as providing a useful benchmarking protocol for current utility-scale quantum hardware. We sketch our protocol for designing these circuits and provide extensive numerical results leading to our extrapolation estimates. Separate from our constructed HQAP circuits, we prove hardness on a decision problem involving generic peaked circuits. When both the input and output bitstrings of a peaked circuit are unknown, determining whether the circuit is peaked constitutes a QCMA-complete problem, meaning the problem remains hard even for a quantum polynomial-time machine under commonly accepted complexity assumptions. Inspired by this observation, we propose an application of the peaked circuits as a potentially quantum-safe encryption scheme~\cite{chen2016report,kumar2020post,joseph2022transitioning,dam2023survey}. We make our peaked circuits publicly available and invite the community to try additional methods to solve these circuits to see if this gap persists even with novel classical techniques.
Le circuit le plus complexe comprenait 2000 opérations — comme un orchestre de 2000 instruments jouant à l'unisson.