The following text is referring to a message published by 'German Museum'
in Munich that now proudly presents a brandnew sample in their collection
of historic computer science. Celebrated as a milestone of science only two
years ago, the quantum processor 'Google Sycamore' has found its last rest
in a museum of scientific and technical achievements. Nothing else could
demonstrate better the breathtaking speed scientific innovation has taken.

Today, advanced processors are ready to challenge the world of business,
offering opportunities for superfast quantum computer systems, able to find
sophisticated high-end security solutions for vulnerable computer networks
or serve as a calculation device for complex systems of interdependence to
predict and manage climate change proceedings. The concept of quantum
computing, of course, involves the creation of innovative cloud structures
to handle the extensive masses of data to be expected. But all this would
require, as well, a broader awareness of possibilities within the influential
groups of western societies. Mainland China, for instance, already realized
experiments on a large scale, regarding the problem of entangled-photons
which is closely related with quantum computing.

Since the end of July 2021, the 'German Museum' in Munich
is able to exhibit the first quantum processor that left Google
Laboratories in 2019. It worked on a complex calculation task
especially designed for comparison with a state-of-the-art
supercomputer. While the supercomputer would have needed
10.000 years for that task, the Google Sycamore is said to
have wasted but 200 seconds. Some critics consider that two
days instead of 200 seconds would have been more realistic
because of the quantum computer's traditional infrastructure.

Anyway, such result can be seen as a great success due to
the ability of a single quantum-bit (qubit) to express both bit
values (0 and 1) at the same time, in comparison with any
common bit which can express only one value (0 or 1) at
the same moment. While a photon (seen as a small parcel
of light) is able to switch very fast between its two physical
states, it can serve as the basic element in a qubit processor.

In a multi-qubit processor like the Google Sycamore, a 54
qubits machine, things are even more complicated when
it comes to the fact that qubit values are linked between
different qubits. This is due to a photon's remarkable ability
to influence another photon's state and form related pairs
of 'entangled photons'. So-called quantum entanglement
of photons is a primary feature of quantum mechanics.

Unfortunately, quantum processors are fragile structures
that need to be shielded from the disturbing photons of
external light and from thermal vibrations due to elevated
temperatures above -273°C, the point where all physical
movement of matter has stopped and some materials are
showing superconductivity. Therefore, extensive isolation
and cooling is needed which leads to a voluminous casing
covering a small computer.

Text composed by Wolfgang Wiesner © 2021







The different physical states of entangled photons can
be described as two different states of polarisation of
light (horizontally or vertically).

Graphics provided by Wikipedia.

Les états physiques d'une paire de photons liés,
en ce qui concerne leur intrication quantique, ce
sont les polarisations différentes de la lumière
(horizontale ou verticale).

Depuis la fin de juillet 2021, le 'Musée Allemand' à Munich est en mesure
d'exposer le premier processeur quantique qui a quitté les Laboratoires
Google en 2019. Il a déjà travaillé sur un calcul spécialement conçu pour
la comparaison avec un supercalculateur traditionnel. Alors que le super-
calculateur aurait besoin 10.000 années pour cette tâche, le processeur
Google Sycamore est dit de n'avoir perdu plus que 200 secondes pour
ça. Mais il y a des critiques qui estiment que cette calculation aurait durer
deux jours plutôt que 200 secondes, en raison de l'infrastructure habituelle
de l'ordinateur quantique.

Quoi qu'il en soit, un tel résultat peut être considéré comme grand succès,
en raison de la capacité d'un seul bit quantique (qubit) à exprimer ses deux
valeurs binaires (0 et 1) à la fois, par rapport à un bit classique qui ne peut
exprimer qu'une seule valeur (0 ou 1) en même instant. Alors qu'un photon
(considéré comme un petit paquet de lumière) est capable de basculer très
rapidement entre ses deux états physiques, il peut servir d'élément de base
dans un processeur qubit.

Dans un processeur multi-qubit comme le Google Sycamore, une machine
à 54 qubits, les choses sont encore plus compliquées en ce qui concerne
le fait que les valeurs qubit sont étroitement liées entre de différents qubits,
juste comme un photon avec son état physique actuel peut influencer l'état
d'un autre photon, les deux particules élémentaires formant ainsi des paires
de photons liés. En mécanique quantique, cette particularité remarquable des
photons est nommé intrication quantique ou bien enchevêtrement quantique.

Malheureusement, les processeurs quantiques sont des structures fragiles et
qui doivent être protégées des photons perturbateurs de la lumière extérieure
et des vibrations thermiques dues aux températures excédant -273°C, le point
d'absence de tout mouvement dans chaque matière. Près de ce point, certains
matériaux montrent la supraconductivité. Par conséquent, un isolement parfait
et un refroidissement extrème sont nécessaires, ce qui conduit à un boîtier très
volumineux qui couvre un petit ordinateur.

Composition du texte réalisée par Wolfgang Wiesner © 2021