Un obstacle fondamental à la mise à l'échelle des machines informatiques quantiques est l'« interférence qubit ». Dans une nouvelle recherche publiée dans Avancées scientifiques , les ingénieurs et les physiciens de Rigetti Computing décrivent une percée qui peut étendre la taille des processeurs quantiques pratiques en réduisant les interférences.

Matt Reagor, auteur principal de l'article, dit, « Nous avons développé une technique qui nous permet de réduire les interférences entre les qubits à mesure que nous ajoutons de plus en plus de qubits à une puce, conservant ainsi la capacité d'effectuer des opérations logiques indépendantes de l'état d'un (grand) registre quantique."

Pour expliquer le concept, l'équipe Rigetti utilise des verres à vin comme analogie aux qubits :

Tinter un verre de vin, et vous l'entendrez sonner à sa fréquence de résonance (généralement autour de 400 Hz). De même, les ondes sonores à cette fréquence feront vibrer le même verre. Différentes formes ou quantités de liquide dans un verre produiront différents tintements, c'est-à-dire des fréquences de résonance différentes. Un verre de vin tinté provoquera identique, lunettes à proximité pour vibrer. Les verres de formes différentes sont des "verres sans résonance, " ce qui signifie qu'ils ne vibreront pas beaucoup du tout.

Donc, quelle est la relation entre les verres et les qubits ?

Reagor explique que chaque qubit physique sur un processeur quantique supraconducteur stocke de l'énergie sous la forme d'un courant électrique oscillant. "Pensez à chaque qubit comme un verre à vin, " dit-il. " L'état logique d'un qubit (par exemple " 0 " ou " 1 ") est codé par l'état de ses courants électriques correspondants. Dans notre analogie, cela équivaut à savoir si un verre à vin vibre ou non."

Une classe très réussie de portes d'intrication pour les qubits supraconducteurs fonctionne en accordant deux qubits ou plus en résonance les uns avec les autres. A ce point de réglage, les "verres à vin" captent les "vibrations" des uns et des autres.

Cet effet peut être suffisamment fort pour produire des effets significatifs, changements de vibration conditionnels qui peuvent être exploités comme logique conditionnelle. Imaginez que vous versez ou siphonnez du vin dans l'un des verres pour que ce réglage se produise. Avec des qubits, il existe des éléments de circuit accordables qui remplissent le même objectif.

« Alors que nous développons les processeurs quantiques, il y a de plus en plus de verres à vin à gérer lors de l'exécution d'une porte logique conditionnelle spécifique, " dit Reagor. " Imaginez aligner une poignée de verres identiques avec des quantités croissantes de vin. Maintenant, nous voulons accorder un verre en résonance avec un autre, sans déranger les autres verres. Pour faire ça, vous pouvez essayer d'égaliser les niveaux de vin des verres. Mais ce transfert doit être instantané pour ne pas secouer le reste des verres en cours de route. Disons qu'un verre a une résonance à une fréquence (appelez-le 400 Hz) tandis qu'un autre, le verre à proximité en a un différent (par exemple 380 Hz). Maintenant, nous utilisons un effet musical quelque peu subtil. Nous allons en fait remplir et vider l'un des verres à plusieurs reprises."

Il poursuit :« On répète cette opération de remplissage à la fréquence différentielle entre les verres (ici, 20 fois par seconde, ou 20 Hz). En faisant cela, nous créons un beat-note pour ce verre qui est exactement en résonance avec l'autre. Les physiciens appellent parfois cela un processus paramétrique. Notre note de battement est "pure" - elle n'a pas de contenu fréquentiel qui interfère avec les autres verres. C'est ce que nous avons démontré dans nos récents travaux, où nous avons navigué dans un processeur complexe à huit qubits avec des portes paramétriques à deux qubits."

Reagor conclut :« Bien que cette analogie puisse sembler quelque peu fantaisiste, sa cartographie sur notre technologie spécifique, d'un point de vue mathématique, est étonnamment précis."