La course à la construction d'ordinateurs quantiques de plus en plus gros s'intensifie, avec plusieurs technologies en compétition pour un rôle dans les futurs appareils. Chaque plateforme potentielle a des forces et des faiblesses, mais peu a été fait pour comparer directement les performances des premiers prototypes. Maintenant, les chercheurs du JQI ont effectué un test de référence unique en son genre sur deux petits ordinateurs quantiques construits à partir de technologies différentes.

L'équipe, travaillant avec le boursier JQI Christopher Monroe et dirigé par le chercheur postdoctoral Norbert Linke, dimensionné leur propre ordinateur quantique à petite échelle par rapport à un appareil construit par IBM. Les deux machines utilisent cinq qubits - les unités d'information fondamentales dans un ordinateur quantique - et les deux machines ont des taux d'erreur similaires. Mais alors que le dispositif JQI repose sur des chaînes d'ions atomiques piégés, IBM Q utilise des régions couplées de matériau supraconducteur.

Pour faire leur comparaison, l'équipe JQI a ​​exécuté plusieurs programmes quantiques sur les appareils, dont chacun a résolu un problème simple en utilisant une série de portes logiques pour manipuler un ou deux qubits à la fois. Les chercheurs ont accédé à l'appareil IBM à l'aide d'une interface en ligne, qui permet à quiconque de s'essayer à la programmation d'IBM Q.

Les deux ordinateurs ont des forces et des faiblesses. Par exemple, la plate-forme supraconductrice a des grilles plus rapides et peut être plus facile à produire en masse, mais ses qubits artificiels sont tous légèrement différents et ont des durées de vie plus courtes. Monroe dit que les portes plus lentes des ions pourraient ne pas être un obstacle majeur, bien que. "Parce qu'il est temps, " dit Monroe. " La durée de vie des qubits ioniques piégés est bien plus longue que celle de tout autre type de qubit. De plus, les qubits ioniques sont identiques, et ils peuvent être mieux répliqués sans erreur."

Lorsqu'il est mis à l'épreuve, les chercheurs ont découvert que le module à ions piégés était plus précis pour les programmes impliquant de nombreuses paires de qubits. Linke et Monroe attribuent cela au simple fait que chaque qubit de leur appareil est connecté les uns aux autres, ce qui signifie qu'une porte logique peut connecter n'importe quelle paire de qubits. IBM Q a moins de la moitié des connexions de son homologue JQI, et pour exécuter certains programmes, il devait mélanger les informations entre les qubits, une étape qui introduisait des erreurs dans le calcul. Quand ce brassage n'était pas nécessaire, les deux ordinateurs avaient des performances similaires. « Au fur et à mesure que nous construisons des systèmes plus grands, la connectivité entre qubits deviendra encore plus importante, " dit Monroe.

La nouvelle étude, qui a été récemment publié dans Actes de l'Académie nationale des sciences , fournit une référence importante pour les chercheurs qui étudient l'informatique quantique. Et de telles comparaisons directes deviendront de plus en plus importantes à l'avenir. "Si vous voulez acheter un ordinateur quantique, vous aurez besoin de savoir lequel convient le mieux à votre application, " dit Linke. " Vous devrez les tester d'une manière ou d'une autre, et c'est la première de ce genre de comparaison."