Des physiciens de l'Université de Sydney ont découvert un « piratage quantique » qui devrait permettre d'énormes gains d'efficacité dans les technologies de l'informatique quantique.

En tant que scientifiques d'IBM, Google, Microsoft et des universités du monde entier cherchent à développer la technologie quantique pour en faire un ordinateur quantique pratique, trouver des moyens de faire des calculs dans un seuil d'erreur acceptable est un gros problème technologique.

Les blocs de construction des machines quantiques - bits quantiques, ou qubits - sont sujets aux interférences de leur environnement environnant, les conduisant à se désintégrer et à perdre leurs propriétés quantiques. Permettre cela grâce à la correction d'erreurs est essentiel au succès de la mise à l'échelle des technologies quantiques.

La percée théorique de l'équipe de David Tuckett, Le professeur Stephen Bartlett et le professeur agrégé Steven Flammia permettent un gain de 400 % de la quantité de bruit d'interférence qu'un système informatique quantique peut théoriquement supporter tout en conservant sa fidélité.

"Ceci est réalisé en adaptant notre décodeur quantique pour correspondre aux propriétés du bruit subi par les qubits, " a déclaré le professeur agrégé Flammia.

"Dans ce sens, nous "piratons" le codage généralement accepté pour la correction d'erreurs, " dit le professeur Bartlett.

La recherche est publiée cette semaine dans la revue de premier plan Lettres d'examen physique . Il fait partie des travaux de M. Tuckett en tant que doctorant à l'Université.

À l'heure actuelle, le seuil empirique pour la fidélité dans une architecture qubit est d'environ 1 %. Cela signifie qu'au moins 99 % des qubits d'un système doivent conserver des informations et une cohérence pendant des périodes de temps pertinentes afin d'effectuer des calculs utiles.

Ce seuil réel de 1 % provient d'une approche théorique où le matériel idéal devrait permettre un seuil d'erreur de 10,9 %. La baisse de tolérance vient du « bruit » lors de l'utilisation de machines du monde réel.

En supposant un matériel idéal, le travail de l'équipe quantique de Sydney, qui est basé à l'Université de Sydney Nano Institute, a un seuil de correction d'erreur allant jusqu'à 43,7% - une amélioration par quatre par rapport à la base théorique actuelle de la correction d'erreur.

Cela signifie que moins de qubits physiques pourraient être nécessaires pour une seule porte logique quantique - ou circuit quantique de base - qui peut effectuer un calcul utile.

Cette nouvelle approche devrait être applicable dans n'importe quel système quantique - que les qubits reposent sur des supraconducteurs, ions piégés, semi-conducteurs, ou des structures topologiques (s'ils en ont besoin).

Les scientifiques expérimentaux doivent maintenant appliquer ce « piratage quantique » à des systèmes du monde réel pour voir comment il circule à l'aide de matériel « bruyant ».