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    Des chercheurs développent une nouvelle méthode pour réduire le bruit quantique

    Exemple d'une 'hypersurface' adaptée à de nombreuses expériences avec des paramètres de bruit légèrement différents, 1 et 2. Les points noirs sont des mesures d'un observable avec différents taux de bruit. Le 'X' rouge est le résultat sans bruit. Bleu, les surfaces orange et verte sont les premières, ajustements de troisième et quatrième ordre. Crédit :Laboratoire National d'Argonne

    Dans un récent numéro de Examen physique A , Les chercheurs d'Argonne ont signalé une nouvelle méthode pour atténuer les effets du "bruit" dans les systèmes d'information quantique, un défi que les scientifiques du monde entier s'efforcent de relever dans la course vers une nouvelle ère des technologies quantiques. La nouvelle méthode a des implications pour l'avenir de la science de l'information quantique, y compris l'informatique quantique et la détection quantique.

    De nombreuses applications actuelles de l'information quantique, comme la réalisation d'un algorithme sur un ordinateur quantique, souffrent de " décohérence " - une perte d'information due au " bruit, " qui est inhérent au matériel quantique. Matthew Otten, une boursière Maria Goeppert Mayer à Argonne, et Stephen Gray, chef de groupe Théorie et Modélisation au Center for Nanoscale Materials, une installation utilisateur de l'Office of Science du département de l'Énergie des États-Unis, ont développé une nouvelle technique qui récupère ces informations perdues en répétant le processus ou l'expérience quantique plusieurs fois, avec des caractéristiques sonores légèrement différentes, puis analyser les résultats.

    Après avoir rassemblé les résultats en exécutant le processus plusieurs fois en séquence ou en parallèle, les chercheurs construisent une hypersurface où un axe représente le résultat d'une mesure et les deux autres axes (ou plus) représentent différents paramètres de bruit. Cette hypersurface donne une estimation de l'observable sans bruit et donne des informations sur l'effet de chaque taux de bruit.

    "C'est comme prendre une série de photographies imparfaites, " a déclaré Otten. " Chaque photo a un défaut, mais dans un endroit différent dans l'image. Lorsque nous rassemblons toutes les pièces claires des photos défectueuses, nous obtenons une image claire."

    L'application de cette technique réduit efficacement le bruit quantique sans avoir besoin de matériel quantique supplémentaire.

    "Il s'agit d'une technique polyvalente qui peut être réalisée avec des systèmes quantiques séparés subissant le même processus en même temps, " dit Otten.

    "On pourrait créer plusieurs petits appareils quantiques et les faire fonctionner en parallèle, " dit Gray. " En utilisant notre méthode, on combinerait les résultats sur l'hypersurface et générerait des observables approximatifs sans bruit. Les résultats aideraient à étendre l'utilité des dispositifs quantiques avant que la décohérence ne s'installe."

    "Nous avons réalisé avec succès une démonstration simple de notre méthode sur l'ordinateur quantique Rigetti 8Q-Agave, " a déclaré Otten. " Cette classe de méthodes sera probablement très utilisée dans les dispositifs quantiques à court terme. "

    Matt Otten (à gauche) et Stephen Gray (à droite) ont développé une technique qui réduit efficacement le bruit quantique sans avoir besoin de matériel quantique supplémentaire. Crédit :Laboratoire National d'Argonne

    Les travaux des chercheurs décrits ci-dessus figurent dans Examen physique A et s'intitule "Récupérer des observables quantiques sans bruit".

    Otten et Gray ont également développé un processus similaire et un peu moins complexe en termes de calcul pour obtenir des résultats de réduction du bruit basés sur la correction d'un qubit à la fois afin d'approcher le résultat de tous les qubits corrigés simultanément. Un qubit, ou bit quantique, est l'équivalent en informatique quantique du chiffre ou bit binaire utilisé en informatique classique.

    « Dans cette approche, nous supposons que le bruit peut être réduit sur chaque qubit individuellement, lequel, tout en étant expérimentalement difficile, conduit à un problème de traitement des données beaucoup plus simple et aboutit à une estimation du résultat sans bruit, " a noté Otten.

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