Une équipe de chercheurs australiens et britanniques a développé un nouveau cadre théorique pour identifier les calculs qui occupent la «frontière quantique», la limite à laquelle les problèmes deviennent impossibles pour les ordinateurs d'aujourd'hui et ne peuvent être résolus que par un ordinateur quantique. Surtout, ils démontrent que ces calculs peuvent être effectués à court terme, intermédiaire, ordinateurs quantiques.

"Jusqu'à récemment, il était difficile de dire avec certitude quand les ordinateurs quantiques peuvent surpasser les ordinateurs classiques, " a déclaré le professeur Michael Bremner, Chercheur en chef au Center for Quantum Computation and Communication Technology et membre fondateur du UTS Center for Quantum Software and Information (UTS:QSI).

"Le grand défi pour les théoriciens de la complexité quantique au cours de la dernière décennie a été de trouver des preuves plus solides de l'existence de la frontière quantique, puis d'identifier où il habite. Nous avons maintenant une idée de cela, et commencer à comprendre les ressources nécessaires pour traverser la frontière afin de résoudre des problèmes que les ordinateurs d'aujourd'hui ne peuvent pas résoudre."

L'équipe a identifié des calculs quantiques qui nécessitent les ressources physiques les moins connues nécessaires pour aller au-delà des capacités des ordinateurs classiques, important en raison des défis technologiques associés à la mise à l'échelle des ordinateurs quantiques.

Le professeur Bremner a déclaré que le résultat indique également qu'une tolérance aux pannes complète n'est peut-être pas nécessaire pour surpasser les ordinateurs classiques. "À ce jour, il a été largement admis que la correction d'erreurs serait une composante nécessaire des futurs ordinateurs quantiques, mais personne n'a encore été capable d'y parvenir à une échelle significative, " a déclaré Bremner.

« Notre travail montre que même si un certain niveau d'atténuation des erreurs est nécessaire pour franchir la frontière quantique, nous pourrons peut-être surpasser les ordinateurs classiques sans la complexité de conception supplémentaire d'une tolérance aux pannes totale, " il a dit.

Le Dr Ashley Montanaro de l'Université de Bristol a collaboré avec Bremner pour développer le cadre.

"Nous avons commencé avec l'objectif de définir les ressources minimales requises pour construire un ordinateur quantique post-classique, mais a ensuite constaté que notre modèle pouvait être simulé de manière classique avec une petite quantité de bruit, ou imperfection physique, " dit Montanaro.

« L'espoir parmi les scientifiques a toujours été que si la quantité de bruit dans un système quantique était suffisamment petite, elle serait toujours supérieure à un ordinateur classique, Cependant, nous avons maintenant montré que ce n'est probablement pas le cas, au moins pour cette classe particulière de calculs, " il a dit.

« Nous avons alors réalisé qu'il était possible d'utiliser un codage classique sur un circuit quantique pour surmonter le « bruit » d'une manière beaucoup plus simple afin d'atténuer ces erreurs. L'efficacité de cette approche était surprenante. Ce qu'elle suggère, c'est que nous pourrions utiliser de telles structures pour développer de nouveaux algorithmes quantiques d'une manière qui peut directement éviter certains types d'erreurs."

"C'est un résultat qui pourrait conduire à des ordinateurs quantiques "intermédiaires" utiles à moyen terme, tandis que nous continuons à poursuivre l'objectif d'un ordinateur quantique universel à grande échelle."