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    Un filtre pour des qubits plus propres

    Schéma d'un filtre quantique Josephson (JQF). Le qubit de données (DQ) à protéger et le JQF sont directement couplés à un guide d'onde semi-infini, à travers lequel les impulsions de commande pour le DQ sont appliquées. Crédit :Université médicale et dentaire de Tokyo

    Une équipe de recherche de l'Université médicale et dentaire de Tokyo (TMDU), RIKEN, et l'Université de Tokyo ont démontré comment augmenter la durée de vie des qubits à l'intérieur des ordinateurs quantiques en utilisant un qubit "filtre" supplémentaire. Ce travail peut aider à faire des ordinateurs quantiques de plus haute fidélité qui peuvent être utilisés dans les finances, cryptographique, et applications chimiques.

    Les ordinateurs quantiques sont prêts à avoir un impact important dans une variété de domaines, de la sécurité Internet au développement de médicaments. Au lieu de se limiter aux 0 et 1 binaires des ordinateurs classiques, les qubits dans les ordinateurs quantiques peuvent prendre des valeurs qui sont des superpositions arbitraires des deux. Cela permet aux ordinateurs quantiques de résoudre certains problèmes, comme le craquage de chiffrements cryptographiques, beaucoup plus rapide que les machines actuelles.

    Cependant, il existe un compromis fondamental entre la durée de vie des superpositions de qubits et la vitesse de traitement. En effet, les qubits doivent être soigneusement protégés des interactions avec l'environnement, ou la superposition fragile redeviendra juste un ou zéro dans un processus appelé décohérence. Pour retarder cette perte de fidélité quantique, les qubits dans les ordinateurs quantiques ne sont que faiblement couplés à la ligne de contrôle à travers laquelle les impulsions de contrôle des qubits sont appliquées. Malheureusement, un couplage aussi faible limite la vitesse à laquelle les calculs peuvent être exécutés.

    Maintenant, l'équipe de l'Université médicale et dentaire de Tokyo (TMDU) montre théoriquement comment le couplage d'un deuxième qubit "filtre" à la ligne de contrôle peut réduire considérablement le bruit et les pertes radiatives spontanées qui conduisent à la décohérence. Cela permet aux connexions d'être fortes, ce qui se prête à des temps de cycle plus rapides.

    Evolution temporelle des probabilités d'excitation du qubit de données sous application successive d'impulsions pi. La ligne continue rouge (pointillé bleu) montre les résultats avec (sans) le JQF. Crédit :Université médicale et dentaire de Tokyo

    « Dans notre solution, le filtre qubit agit comme un miroir non linéaire, qui réfléchit complètement le rayonnement du qubit en raison d'interférences destructives mais transmet de fortes impulsions de contrôle en raison de la saturation d'absorption, " dit le premier auteur Kazuki Koshino.

    Cette recherche contribue à créer un avenir dans lequel les ordinateurs quantiques pourront être trouvés dans chaque entreprise et laboratoire de recherche. De nombreuses firmes de recherche opérationnelle souhaiteraient utiliser les ordinateurs quantiques pour résoudre des problèmes d'optimisation jugés trop intensifs pour les ordinateurs conventionnels, tandis que les chimistes aimeraient les utiliser pour simuler le mouvement des atomes à l'intérieur des molécules.

    "Les ordinateurs quantiques sont améliorés de jour en jour par des entreprises comme IBM et Google. À mesure qu'ils deviennent plus rapides et plus robustes, ils peuvent être encore plus répandus, ", explique l'auteur principal Yasunobu Nakamura.


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