Quantum Leap : les chercheurs franchissent une étape majeure vers un ordinateur quantique fiable

Les chercheurs ont découvert un moyen de rapprocher l’industrie des ordinateurs quantiques plus fiables, plus puissants et moins sujets aux erreurs ou aux inexactitudes.

Image : Quantique

Dans le cadre d’une avancée majeure pour l’informatique quantique du futur, les chercheurs ont pour la première fois mis en œuvre des opérations arithmétiques de base de manière tolérante aux pannes sur un véritable processeur quantique. En d’autres termes, ils ont trouvé un moyen de nous rapprocher des ordinateurs quantiques qui sont plus fiables, plus puissants et moins sujets aux erreurs ou aux inexactitudes.

Les ordinateurs quantiques exploitent les propriétés exotiques de la physique quantique pour résoudre rapidement des problèmes que les ordinateurs classiques auraient cru impossibles. En codant les informations en bits quantiques, ou « qubits », ils peuvent effectuer des calculs en parallèle plutôt que séquentiellement comme les bits normaux.

Cependant, les qubits sont extrêmement fragiles et sujets aux erreurs. Cela entrave le développement d’ordinateurs quantiques pratiques. La tolérance aux pannes est le Saint Graal pour exploiter tout le potentiel des ordinateurs quantiques. Il permet aux ordinateurs quantiques de fonctionner de manière fiable en détectant et en corrigeant les erreurs, même si les qubits sont affectés par divers facteurs, appelés « bruit ».

Le comportement des particules dans le domaine quantique est différent de celui que nous observons dans le monde macroscopique classique. Dans le domaine quantique, nous ne pouvons pas prédire avec précision la position des particules subatomiques. Au lieu de cela, nous déterminons la probabilité de leur localisation, et même l’observation du simple comportement de ces particules peut changer leur état. Cette incertitude inhérente et cette sensibilité à l’observation font du bruit un défi important en informatique quantique.

Aujourd’hui, des scientifiques de Quantinuum, de l’Institut QuTech et de l’Université de Stuttgart ont franchi une étape importante sur la voie de l’informatique quantique tolérante aux pannes. Ils ont mis en œuvre une correction d’erreur quantique à l’aide du processeur quantique H1 de Quantinuum pour effectuer une addition d’un bit tolérante aux pannes, une opération arithmétique de base.

Les chercheurs ont utilisé la technologie de piège à ions de Quantinuum pour faire léviter des qubits dans des champs électromagnétiques, les rendant ainsi stables et durables. Comme expliqué dans le document de recherche du projet, ils ont utilisé un code de correction d’erreur quantique appelé code couleur [[8,3,2]] pour coder un seul qubit logique en 8 qubits physiques. Cela fournit une redondance pour détecter et corriger les erreurs.

Pensez-y comme si vous demandiez à huit travailleurs d’effectuer la même tâche : si certains d’entre eux font une erreur, le résultat global est toujours correct puisque d’autres l’ont bien fait. Si un seul travailleur effectue la tâche et commet une erreur, vous n’avez pas de chance.

Il convient de noter que le taux d’erreur du circuit tolérant aux pannes n’est que de 0,11 %, soit environ 9 fois inférieur au taux d’erreur de 0,95 % du circuit non protégé. C’est la première fois qu’une opération de logique quantique tolérante aux pannes atteint un taux d’erreur aussi faible.

L’impact de ces avancées est considérable. Les méthodes informatiques quantiques tolérantes aux pannes pourraient ouvrir la voie à des solutions pratiques dans des domaines tels que les simulations moléculaires, l’intelligence artificielle, l’optimisation et la cybersécurité.

De plus, la découverte d’un état supraconducteur inhabituel dans le ditellurure d’uranium (UTe2) montre le potentiel de rendre les ordinateurs quantiques plus puissants. Selon les médias, ce matériau pourrait permettre aux qubits de maintenir indéfiniment leur état pendant les calculs, annonçant l’émergence d’ordinateurs quantiques plus stables et plus pratiques.

L’ordinateur quantique H1 de Quantinuum est déjà disponible dans le commerce pour les clients et présente des applications potentielles dans des domaines de recherche spécialisés tels que la recherche biologique, l’intelligence artificielle, la simulation et la cybersécurité.