Le PDG de Google, Sundar Pichai, parle d'atteindre la suprématie quantique

Photographie de Sundar Pichai debout à côté d'un ordinateur quantique chez Google Examen de la technologie Google pour le MIT

Dans un papier aujourd'hui dans Nature , et un article de blog d'entreprise , les chercheurs de Google affirment avoir atteint la suprématie quantique pour la première fois. Leur ordinateur quantique 53 bits, nommé Sycamore, a mis 200 secondes pour effectuer un calcul qui, selon Google, aurait pris 10 000 ans au supercalculateur le plus rapide du monde. (Un brouillon du document a été divulgué en ligne le mois dernier.)

Le calcul n'a presque aucune utilité pratique - il crache une chaîne de nombres aléatoires. Il a été choisi uniquement pour montrer que Sycamore peut effectivement fonctionner comme un ordinateur quantique. Les machines quantiques utiles sont dans de nombreuses années, les obstacles techniques sont énormes, et même dans ce cas, elles ne battront probablement les ordinateurs classiques que pour certaines tâches. (Voir Voici ce que la suprématie quantique signifie - et ne signifie pas - pour l'informatique .)

Mais il s'agit tout de même d'une étape importante, que Sundar Pichai, PDG de Google, compare au premier vol de 12 secondes des frères Wright. Je lui ai parlé pour comprendre pourquoi Google a déjà passé 13 ans sur un projet qui pourrait prendre encore une décennie ou plus pour porter ses fruits.

L'interview a été condensée et modifiée pour plus de clarté. (En outre, il a été enregistré avant qu'IBM ne publie un article contestant la revendication de suprématie quantique de Google.)

MIT TR : Vous avez un ordinateur quantique pour effectuer une tâche très étroite et spécifique. Que faudra-t-il pour arriver à une démonstration plus large de la suprématie quantique ?

Sundar Pichai : Vous auriez besoin de construire un ordinateur quantique tolérant aux pannes avec plus de qubits afin de mieux le généraliser, de l'exécuter pendant de plus longues périodes et donc de pouvoir exécuter des algorithmes plus complexes. Mais vous savez, si dans n'importe quel domaine vous avez une percée, vous commencez quelque part. Pour emprunter une analogie, les frères Wright. Le premier avion n'a volé que 12 secondes, et il n'y a donc aucune application pratique de cela. Mais cela a montré la possibilité qu'un avion puisse voler.

Un certain nombre d'entreprises ont des ordinateurs quantiques. IBM, par exemple, en a un tas en ligne que les gens peuvent utiliser dans le cloud. Pourquoi leurs machines ne peuvent-elles pas faire ce que Google a fait ?

La principale chose que je commenterais est pourquoi Google, l'équipe, a été capable de le faire. Cela demande beaucoup d'ingénierie système, c'est-à-dire la capacité de travailler sur toutes les couches de la pile. C'est aussi compliqué que possible du point de vue de l'ingénierie des systèmes. Vous commencez littéralement avec une plaquette, et il y a une équipe qui grave littéralement les portes, fabrique les portes, puis [travaille] sur les couches de la pile jusqu'à pouvoir utiliser l'IA pour simuler et comprendre le meilleur résultat.

La dernière phrase de l'article dit que nous ne sommes qu'à un algorithme créatif des applications précieuses à court terme. Des suppositions quant à ce que cela pourrait être?

La véritable excitation à propos du quantum est que l'univers fonctionne fondamentalement de manière quantique, vous pourrez donc mieux comprendre la nature. Ce n'est que le début, mais là où la mécanique quantique brille, c'est la capacité de simuler des molécules, des processus moléculaires, et je pense que c'est là où elle sera la plus forte. La découverte de médicaments en est un excellent exemple. Ou des engrais — le procédé Haber produit 2 % des [émissions] de carbone dans le monde [ voir Remarque 1 ]. Dans la nature, le même processus se fait plus efficacement.

Remarque 1 : Le procédé Haber

• le Procédé Haber-Bosch , qui fabrique de l'ammoniac pour les engrais en combinant l'azote de l'air avec l'hydrogène du gaz naturel et de la vapeur, produit environ 1,44 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone et un peu plus de 1 % des émissions totales de gaz à effet de serre.

Alors, à quelle distance pensez-vous qu'une application telle que l'amélioration du processus Haber pourrait être ?

Je penserais à une dizaine d'années. Nous sommes encore à quelques années de la mise à l'échelle et de la construction d'ordinateurs quantiques qui fonctionneront suffisamment bien. D'autres applications potentielles [pourraient inclure] la conception de meilleures batteries. Quoi qu'il en soit, vous avez affaire à de la chimie. Essayer de comprendre mieux c'est là où je mettrais mon argent.

Même les gens qui s'en soucient disent que les ordinateurs quantiques pourraient être comme la fusion nucléaire : juste au coin de la rue pour les 50 prochaines années. Cela ressemble presque à un projet de recherche ésotérique. Pourquoi le PDG de Google est-il si excité à ce sujet ?

Google ne serait pas là aujourd'hui sans l'évolution que nous avons constatée dans l'informatique au fil des ans. La loi de Moore nous a permis d'augmenter notre capacité de calcul pour servir des milliards d'utilisateurs à travers de nombreux produits à grande échelle. Donc, au fond, nous nous considérons comme une entreprise d'informatique profonde. La loi de Moore est, selon la façon dont vous y réfléchissez, à la fin de son cycle. L'informatique quantique est l'une des nombreuses composantes grâce auxquelles nous continuerons à faire des progrès en informatique.

L'autre raison pour laquelle nous sommes excités est de prendre une molécule simple. La caféine a 243 états ou quelque chose comme ça [ en fait 1048—voir Remarque 2 ]. Nous savons que nous ne pouvons même pas comprendre la structure de base des molécules aujourd'hui avec l'informatique classique. Donc, quand je regarde le changement climatique, quand je regarde les médicaments, c'est pourquoi je suis convaincu qu'un jour l'informatique quantique entraînera des progrès là-bas.

Remarque 2 : Caféine

• Caféine, avec 24 atomes, peut exister dans 10⁴⁸états quantiques distincts, c'est-à-dire les configurations de ces atomes. Cela signifie que pour qu'un ordinateur classique représente parfaitement la caféine, il faudrait 10⁴⁸bits - proche du nombre d'atomes de la Terre entière (10⁴⁹ou 10^cinquante). Une puce mémoire de 1 gigaoctet contient environ 10^dixmorceaux.

  
  
  

À votre profil dans Fast Company vous a décrit comme ayant un sentiment de prémonition lorsque vous avez vu une IA apprendre à identifier des images de chat par elle-même, en 2012. [Cette chose allait s'intensifier et peut-être révéler le fonctionnement de l'univers, aurait dit Pichai. Ce sera la chose la plus importante sur laquelle nous travaillons en tant qu'humanité.] L'informatique quantique est-elle aussi importante ?

Absolument. Être capable d'être dans le laboratoire et de manipuler physiquement le qubit et de pouvoir le mettre dans un état de superposition a été un moment tout aussi profond pour moi car, à mon point précédent, c'est ainsi que la nature fonctionne. Il ouvre une toute nouvelle gamme de possibilités qui n'existaient pas jusqu'à aujourd'hui.

Cela pourrait prendre très longtemps pour arriver à des systèmes quantiques capables de faire quelque chose de sérieux. Comment gérer la patience dans une entreprise habituée aux progrès très rapides ?

Vous savez, je passais du temps avec Hartmut [Neven], qui dirige l'équipe quantique avec John Martinis, le scientifique en chef du matériel. Et j'ai mentionné que j'avais abandonné mon doctorat en science des matériaux, et que les gens autour de moi travaillaient sur les supraconducteurs à haute température. C'était il y a 26 ans, et j'étais assis dans le laboratoire et je me suis dit, Wow, il va falloir beaucoup de patience pour traverser. Et j'avais l'impression de ne pas avoir ce genre de patience. J'ai un profond respect pour les gens de l'équipe qui sont restés longtemps dans cette aventure. Mais pratiquement toutes les percées fondamentales fonctionnent de cette façon, et vous avez besoin de ce genre de vision à long terme pour la construire.

La raison pour laquelle je suis enthousiasmé par une étape comme celle-ci est que, même si les choses prennent du temps, ce sont ces étapes qui font progresser le domaine. Quand Deep Blue a battu Garry Kasparov, c'était en 1997. Avance rapide jusqu'au moment où AlphaGo a battu [Lee Sedol en 2016] - vous pouvez le regarder et dire, Wow, c'est beaucoup de temps. Mais chaque jalon récompense les personnes qui y travaillent et attire une toute nouvelle génération dans le domaine. C'est ainsi que l'humanité progresse.

Et pour revenir à mon point précédent sur l'ingénierie des systèmes, nous poussons sur de nombreuses couches de la pile. Nous conduisons donc des progrès qui seront utilisés de très nombreuses manières différentes. Par exemple, la construction de nos propres centres de données nous a permis de créer quelque chose comme des TPU [unités de traitement de tenseurs, puces spécialisées pour le cadre d'apprentissage en profondeur de Google, TensorFlow], ce qui accélère nos algorithmes. C'est donc un cercle vertueux. L'un des avantages de travailler sur des moonshots est que même vos échecs valent quelque chose, et même les jalons intermédiaires ont d'autres applications. Alors oui, tu as raison, il faut être patient. Mais il y a beaucoup de vraie gratification en cours de route.

Combien investissez-vous actuellement dans l'informatique quantique ?

C'est une équipe relativement petite. Mais il s'appuie sur tous les investissements que nous avons réalisés au cours de nombreuses années à différents niveaux de Google. Il s'appuie sur les années de recherche de l'entreprise et sur le travail appliqué que nous avons effectué en plus.

Pouvez-vous nous parler de la différence d'approche entre Google et IBM ? D'une part, IBM a un tas de machines quantiques qu'il met dans le cloud pour que les gens puissent les programmer, alors que vous le faites comme un projet de recherche interne [ voir Remarque 3 ].

Note 3 : IBM sur la suprématie quantique

• Le 21 octobre, des chercheurs d'IBM ont publié un article contestant l'affirmation de Google d'avoir atteint la suprématie quantique. Ils ont fait valoir qu'en utilisant une forme modifiée de la technique de Google, il devrait être possible de simuler le calcul de Sycamore sur un système classique en seulement deux jours et demi au lieu de 10 000 ans. Un porte-parole de Google a déclaré : 'Nous accueillons favorablement les propositions visant à faire progresser les techniques de simulation, bien qu'il soit crucial de les tester sur un supercalculateur réel, comme nous l'avons fait.' Il a également noté que, puisque la complexité des ordinateurs quantiques augmente de façon exponentielle, l'ajout de quelques qubits supplémentaires mettrait définitivement la tâche hors des limites d'une machine classique.

C'est formidable qu'IBM le fournisse en tant qu'installation cloud et attire d'autres développeurs. Je pense qu'en tant qu'équipe, nous nous sommes concentrés sur le fait de prouver à nous-mêmes et à la communauté que vous pouvez franchir cette étape importante de la suprématie quantique.

IBM affirme également que le terme suprématie quantique est trompeur, car il implique que les ordinateurs quantiques finiront par tout faire mieux que les ordinateurs classiques, alors qu'en fait, ils devront probablement toujours travailler ensemble sur différents éléments d'un problème. Ils vous accusent de surmédiatiser cela.

Ma réponse à ce sujet serait qu'il s'agit d'un terme technique de l'art. Les membres de la communauté comprennent exactement ce que signifie le jalon.

Mais l'affirmation est que le public peut y voir un signe que les ordinateurs quantiques ont maintenant vaincu les ordinateurs classiques.

Je veux dire, ce n'est pas différent de quand nous célébrons tous l'IA. Il y a des gens qui le confondent avec l'intelligence artificielle générale. C'est pourquoi je pense qu'il est important que nous publions. Il est important que les personnes qui expliquent ces choses aident le public à comprendre où nous en sommes, à quel point il est tôt et comment vous allez toujours appliquer l'informatique classique à la plupart des problèmes dont vous avez besoin dans le monde. Ce sera encore vrai à l'avenir.

L'IA génère des affaires pour Google à de très nombreux niveaux. C'est dans des services comme Traduire et Rechercher. Vous fournissez des outils d'IA aux utilisateurs via votre cloud. Vous fournissez un cadre d'IA, TensorFlow, qui permet aux utilisateurs de créer leurs propres outils. Et vous fournissez des puces spécialisées [les TPU mentionnés ci-dessus] que les gens peuvent ensuite utiliser pour exécuter leurs outils. Pensez-vous que l'informatique quantique est finalement si omniprésente pour Google ?

Je le fais absolument. Et si vous prenez du recul, nous avons investi dans l'IA et développé l'IA avant de savoir que cela fonctionnerait pour nous à travers toutes les couches de la pile.

En fin de compte, sur toutes les applications pratiques dont vous avez parlé, nous n'utilisons pas la technologie de l'IA uniquement pour nous-mêmes ; nous le fournissons aux clients du monde entier. Nous nous soucions de démocratiser l'accès à l'IA. Il en serait de même pour l'informatique quantique.

Que pensez-vous que l'informatique quantique pourrait signifier pour l'IA elle-même ? Cela pourrait-il nous aider à débloquer la barrière de l'intelligence artificielle générale, par exemple, si vous combinez l'informatique quantique et l'IA ?

Je pense que ce sera une chose symbiotique très puissante. Les deux domaines sont dans les premières phases. Il y a un travail passionnant dans l'IA en termes de construction de modèles plus grands, de modèles plus généralisables et du type de ressources informatiques dont vous avez besoin pour y arriver. Je pense que l'IA peut accélérer l'informatique quantique et l'informatique quantique peut accélérer l'IA. Et collectivement, je pense que c'est ce dont nous aurions besoin pour résoudre certains des problèmes les plus insolubles auxquels nous sommes confrontés, comme le changement climatique.

Vous avez mentionné la démocratisation de la technologie. Google s'est heurté à des controverses éthiques autour de l'IA - qui devrait avoir accès à ces outils et comment les utiliser. Qu'avez-vous appris en traitant ces problèmes et comment cela influence-t-il votre réflexion sur la technologie quantique, qui est beaucoup plus tôt dans son développement ?

Publier et s'engager avec la communauté universitaire à ces étapes est très important. Nous travaillons dur pour nous engager. Nous avons publié notre principes complets de l'IA . Si vous prenez un domaine comme le biais de l'IA, je pense que nous avons publié plus de 75 articles de recherche au cours des dernières années. Donc, codifier notre éthique et s'engager de manière proactive.

Je pense qu'il y a des domaines où la réglementation peut avoir du sens. Nous voulons participer de manière constructive et aider à obtenir les bons règlements. Et enfin, il y a un processus d'engagement externe et d'obtention de commentaires. Ce sont toutes des technologies qui auront un impact sur la société. Aucune entreprise ne peut déterminer quelle est la bonne chose. Il n'y a pas de solution miracle, mais c'est assez tôt pour que, au cours des 10 prochaines années, nous devions nous engager et travailler ensemble sur tout cela.

N'y a-t-il pas un peu de contradiction entre, d'une part, dire que vous ne développerez pas l'IA à certaines fins [selon les principes de l'IA] et, d'autre part, créer une plate-forme qui permet aux gens d'utiliser l'IA pour n'importe quoi but qu'ils veulent?

La sécurité de l'IA est l'un de nos principes éthiques les plus importants. Vous souhaitez construire et tester des systèmes de sécurité. C'est inhérent à notre développement. Si vous craignez que les systèmes quantiques ne brisent la cryptographie au fil du temps, vous souhaitez développer de meilleures technologies de chiffrement quantique. Lorsque nous avons construit la recherche, nous avons dû résoudre les problèmes de spam.

Les enjeux sont clairement plus élevés avec ces technologies, mais cela tient en partie à l'approche technique que vous adoptez, et en partie, au fil du temps, à la gouvernance mondiale et aux accords éthiques. Vous auriez besoin d'arriver à des cadres mondiaux qui aboutissent aux résultats que nous voulons. Nous nous engageons à faire ce que nous pouvons pour aider à développer [la technologie], pas seulement de manière responsable, mais à l'utiliser pour sauvegarder la sécurité, la démocratie, etc. Et nous le ferions collectivement avec les institutions.

Y a-t-il une autre technologie qui vous passionne également en ce moment ?

Pour moi, en tant que personne, des moyens radicalement meilleurs de générer de l'énergie renouvelable propre ont beaucoup de potentiel. Mais je suis enthousiasmé par les combinaisons de tout cela et par la façon dont nous l'appliquons pratiquement. Dans le domaine des soins de santé, je pense que nous sommes sur le point de faire des percées au cours de la prochaine décennie, qui seront profondes. Mais je dirais aussi l'IA elle-même - la prochaine génération de percées de l'IA, de nouveaux algorithmes, de meilleurs modèles généralisables, l'apprentissage par transfert, etc., sont tous aussi excitants pour moi.

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