Un processeur quantique doté de 48 qubits logiques, capable d'exécuter des algorithmes tout en corrigeant les erreurs en temps réel, a été dévoilé aux États-Unis. Il a été créé par Mikhail Lukin et des collègues de l'Université Harvard, du Massachusetts Institute of Technology et de QuEra. Leur succès pourrait conduire au développement d’ordinateurs quantiques offrant un grand nombre de qubits logiques.
En principe, les ordinateurs quantiques peuvent résoudre certains problèmes qui ne peuvent pas être résolus avec des processeurs conventionnels. Cependant, les processeurs quantiques disponibles aujourd’hui sont très susceptibles d’être perturbés par le bruit ambiant, qui détruit les états quantiques délicats utilisés pour stocker et traiter les informations.
La correction d'erreurs quantiques résout le problème du bruit en faisant fonctionner un groupe de qubits (appelés qubits physiques) comme un seul qubit, appelé qubit logique. L’idée est que les informations détenues par un qubit logique sont réparties sur un certain nombre de qubits physiques, qui travaillent ensemble pour identifier et corriger les erreurs au fur et à mesure qu’elles se produisent.
Résistant aux erreurs
Les chercheurs espèrent utiliser des qubits logiques pour remplacer les qubits individuels dans les architectures informatiques quantiques, les rendant ainsi résilients aux erreurs lors de l’exécution d’algorithmes.
"Nous essayons de marquer une transition dans le domaine, vers le début des tests d'algorithmes avec des qubits corrigés des erreurs au lieu de qubits physiques, et d'ouvrir la voie à des appareils plus grands", explique Dolev Bluvstein, qui est l'auteur principal d'un papier décrivant le travail. L'article a été accepté pour publication dans Nature.
Ce concept en est encore à ses débuts et récemment, des expériences ont atteint le cap de l’utilisation de deux qubits logiques pour faire fonctionner une seule porte logique quantique.
Dans leur étude, l’équipe de Lukin a exploré comment un système beaucoup plus vaste pourrait être créé à l’aide de réseaux d’atomes neutres. Ce sont des grilles d’atomes de rubidium ultrafroids piégés par des pincettes optiques. Ces atomes peuvent être placés dans des états de Rydberg hautement excités, ce qui leur permet d'agir comme des qubits capables d'échanger des informations quantiques.
Reconfiguration dynamique
Les réseaux d’atomes neutres sont particulièrement bien adaptés aux architectures de qubits logiques car ils peuvent être reconfigurés dynamiquement lors d’un calcul, tout en préservant leurs informations quantiques.
Tirant parti de ces propriétés, Lukin et ses collègues ont créé un processeur quantique programmable basé sur le contrôle de qubits logiques dans des réseaux d'atomes neutres et ont utilisé leur plate-forme pour exécuter une série d'algorithmes logiques programmables. L’approche de l’équipe leur a permis d’améliorer considérablement les résultats d’expériences récentes : coder jusqu’à 48 qubits logiques, contenant jusqu’à 228 portes logiques de deux qubits.
Grâce à sa correction d'erreur intégrée, le processeur a considérablement amélioré les performances des algorithmes exécutés par l'équipe. Cela leur a permis d’explorer plusieurs caractéristiques importantes des opérations logiques dans les ordinateurs quantiques. Celles-ci incluent l’application d’une correction d’erreurs à grande échelle sur un grand nombre de qubits et la tolérance au bruit et aux imperfections du matériel quantique.
Les scientifiques sont optimistes et pensent que leurs recherches pourraient ouvrir la voie à des processeurs quantiques logiques à grande échelle dans un avenir pas trop lointain. "Je pense que c'est l'un des moments où il est clair que quelque chose de très spécial se prépare", dit Lukin. "Même s'il reste encore des défis à relever, nous espérons que cette nouvelle avancée accélérera considérablement les progrès vers des ordinateurs quantiques utiles à grande échelle."
L'équipe se concentre désormais sur l'exécution d'un ensemble plus diversifié d'opérations logiques sur son système.
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- La source: https://physicsworld.com/a/quantum-processor-integrates-48-logical-qubits/
