Un ordinateur quantique établit un record sur la voie de calculs sans erreur

Un autre record d’informatique quantique a été battu. Une équipe a construit un ordinateur quantique avec le plus grand nombre jamais connu de qubits logiques, ou bits quantiques. Contrairement aux qubits standards, les qubits logiques sont mieux à même d’effectuer des calculs sans erreurs, ce qui fait du nouveau dispositif une étape potentiellement importante vers informatique quantique pratique.

Quelle est la complexité d’un calcul ordinateur quantique peut compléter dépend du nombre de qubits qu’il contient. Récemment, IBM et Atom Computing basé en Californie a dévoilé des appareils dotés de plus de 1 000 qubits, soit près du triple de celui des précédents plus grands ordinateurs quantiques. Mais l’existence de ces dispositifs n’a pas conduit à une augmentation immédiate et spectaculaire des capacités informatiques, car les ordinateurs quantiques plus grands commettent souvent également davantage d’erreurs.

Pour fabriquer un ordinateur quantique capable de corriger ses erreurs, des chercheurs du start-up d’informatique quantique QuEra à Boston et plusieurs universitaires se sont plutôt concentrés sur l’augmentation du nombre de qubits logiques, qui sont des groupes de qubits connectés les uns aux autres par intrication quantique.

Dans les ordinateurs conventionnels, la correction des erreurs repose sur la conservation de plusieurs copies redondantes d’informations. Mais l’information quantique est fondamentalement différente et ne peut pas être copié – les chercheurs utilisent donc l’intrication pour la répartir sur plusieurs qubits, ce qui permet d’obtenir une redondance similaire, explique Dolev Bluvstein à l’Université Harvard qui faisait partie de l’équipe.

Pour fabriquer leur ordinateur quantique, les chercheurs sont partis de plusieurs milliers d’atomes de rubidium dans un conteneur sans air. Ils ont ensuite utilisé les forces des lasers et des aimants pour refroidir les atomes à des températures élevées. proche du zéro absolu où leurs propriétés quantiques sont les plus importantes. Dans ces conditions, ils pourrait contrôler très précisément les états quantiques des atomes en les frappant à nouveau avec des lasers. Ils ont d’abord créé 280 qubits à partir des atomes, puis sont allés plus loin en utilisant une autre impulsion laser pour enchevêtrer des groupes de ceux-ci – par exemple sept qubits à la fois – pour créer un qubit logique. En faisant cela, les chercheurs ont pu créer jusqu’à 48 qubits logiques à la fois. C’est plus de 10 fois le nombre de qubits logiques jamais créés auparavant.

«C’est très important d’avoir autant de qubits logiques. Un résultat très remarquable pour n’importe quelle plateforme d’informatique quantique », déclare Mark Saffman à l’Université du Wisconsin-Madison. Il affirme que le nouvel ordinateur quantique bénéficie grandement du fait d’être constitué d’atomes contrôlés par la lumière, car ce type de contrôle est très efficace.

L’ordinateur de QuEra fait interagir ses qubits et échanger des informations en les rapprochant les uns des autres grâce à des « pinces » optiques constituées de faisceaux laser. En revanche, les ordinateurs quantiques basés sur des puces, comme ceux fabriqués par IBM et Google, doivent utiliser plusieurs fils pour contrôler chaque qubit.

Bluvstein et ses collègues ont mis en œuvre plusieurs opérations informatiques, codes et algorithmes sur le nouvel ordinateur pour tester les performances des qubits logiques. Il dit que même si ces tests étaient plus préliminaires que les calculs que les ordinateurs quantiques effectueront éventuellement, l’équipe a déjà constaté que l’utilisation de qubits logiques entraînait moins d’erreurs que ce que l’on observe dans les ordinateurs quantiques utilisant des qubits physiques.

Les chercheurs estiment généralement que Ordinateurs quantiques entièrement tolérants aux pannes ou sans erreur nécessitera des milliers de qubits logiques, mais Jeff Thompson à l’Université de Princeton dit qu’il est passionnant de voir que certaines idées sur la tolérance aux pannes ont déjà été explorées dans les nouvelles expériences. Il affirme qu’il s’agit d’un véritable pas en avant et que d’autres progrès suivront inévitablement, car les ordinateurs basés sur les atomes s’améliorent rapidement. « Nous assistons à certains des moments déterminants (de l’ordinateur basé sur l’atome) », explique Thompson.