Les ordinateurs basés sur la physique quantique promettent de résoudre certains problèmes beaucoup plus rapidement que leurs homologues conventionnels. En utilisant des qubits - qui peuvent avoir plus que les deux valeurs de bits ordinaires - les ordinateurs quantiques du futur pourraient effectuer des simulations complexes et résoudre des problèmes difficiles en chimie, optimisation et reconnaissance de formes.

Mais construire un grand ordinateur quantique - un avec des milliers ou des millions de qubits - est difficile car les qubits sont très fragiles. De petites interactions avec l'environnement peuvent introduire des erreurs et conduire à des échecs. La détection de ces erreurs n'est pas simple, puisque les mesures quantiques sont une forme d'interaction et donc perturbent également les états quantiques. La physique quantique présente une autre ride, aussi :il n'est pas possible de simplement copier un qubit pour la sauvegarde.

Les scientifiques ont mis au point des moyens intelligents de détecter les erreurs et de les empêcher de se propager. Mais si loin, un protocole complet de détection d'erreurs n'a pas été testé expérimentalement, en partie à cause de la difficulté de créer des interactions contrôlées entre tous les qubits nécessaires.

Maintenant, dans un article récent publié dans Avancées scientifiques , des chercheurs du Joint Quantum Institute ont testé une procédure complète pour coder un qubit et détecter certaines des erreurs qui se produisent pendant et après l'encodage. Ils ont appliqué un schéma qui distribuait les informations d'un qubit parmi quatre ions ytterbium piégés - eux-mêmes également des qubits - en utilisant un cinquième qubit ionique pour lire si certaines erreurs s'étaient produites. Les ions fournissent un riche ensemble d'interactions, qui a permis aux scientifiques de lier à volonté le cinquième qubit ionique aux quatre autres, une exigence commune des schémas de détection ou de correction d'erreurs. Avec cette approche, les scientifiques ont détecté presque toutes les erreurs d'ion unique, effectuer plus de 5 000 exécutions de la procédure complète de codage et de mesure pour un certain nombre d'états quantiques différents. En outre, l'encodage lui-même ne semble pas introduire d'erreurs sur plusieurs ions en même temps, une caractéristique qui aurait pu sonner le glas de la détection et de la correction des erreurs dans les ions.

Bien que le résultat soit un premier pas vers de plus grandes mémoires quantiques et ordinateurs quantiques, les auteurs disent que cela démontre le potentiel des schémas de protection qubit avec des ions piégés et ouvre la voie à la détection d'erreurs et éventuellement à la correction d'erreurs à plus grande échelle.