Les derniers travaux de Yale élargissant la portée de la science de l'information quantique sont en fait un jeu de pitch and catch quantique.

Dans une nouvelle étude publiée le 23 avril dans la revue Physique de la nature , Les chercheurs de Yale « montent » un qubit – un tout petit peu de données quantiques – d'un point physique dans une cavité micro-ondes à un point séparé dans une cavité différente. C'est la première fois qu'une transmission quantique de bout en bout est effectuée à la demande et représente la première des deux expériences de Yale impliquant des technologies "pitch-and-catch" qui seront publiées cette année.

L'informatique quantique offre la possibilité d'atteindre des vitesses de calcul de plusieurs ordres de grandeur plus rapides que les supercalculateurs d'aujourd'hui. Les chercheurs de Yale sont à la pointe des efforts visant à développer les premiers ordinateurs quantiques pleinement utiles, et ont fait des travaux pionniers en informatique quantique avec des circuits supraconducteurs.

Mais pour qu'un ordinateur quantique exécute des algorithmes plus complexes, il aura besoin de plus de puissance de traitement, tout comme un ordinateur classique le fait. Pour faire ça, les qubits doivent être interfacés les uns avec les autres, c'est pourquoi une capacité "pitch and catch" serait utile.

"Notre approche consiste à utiliser un réseau quantique pour connecter de nombreux qubits ensemble dans des modules indépendants, " a déclaré Christophe Axline, un étudiant diplômé de Yale et co-auteur principal de la nouvelle étude. "La stratégie est similaire à la mise en cluster d'ordinateurs sur un réseau local."

Axline travaille dans le laboratoire de Yale de Robert Schoelkopf, le chercheur principal de l'étude. Les autres co-auteurs principaux de l'étude sont l'étudiant diplômé de Yale Luke Burkhart et l'ancien associé postdoctoral de Yale Wolfgang Pfaff, qui est maintenant chez Microsoft.

Des travaux antérieurs des chercheurs leur ont permis de lancer un qubit, tout en préservant ses informations. Maintenant, ils sont capables de saisir l'information, également.

"Vous pourriez penser qu'attraper notre qubit volant serait une simple extension de nos autres travaux, mais cela nécessite en fait un traitement soigneux, " a déclaré Burkhart. " Cela signifiait varier la rapidité, et à quelle fréquence, l'information est diffusée. Si nous ouvrons les vannes et laissons l'énergie s'écouler le plus rapidement possible, il submergera le receveur. "

Au lieu, les chercheurs façonnent soigneusement leur pitch-and-catch au fil du temps, afin que les deux extrémités de la transaction soient synchronisées.

Une autre première pour l'expérience est l'utilisation des cavités - en plus du qubit lui-même - comme mémoire du système. "Une grande partie de la recherche dans notre laboratoire et au Yale Quantum Institute se concentre sur la façon de tirer parti des modes de cavité pour le traitement de l'information quantique, " a déclaré Axline. " Les cavités supraconductrices sont les endroits les plus sûrs où nous pouvons stocker des informations quantiques, et encore plus important, les cavités sont flexibles quant à la forme des informations stockées."

Ce jeu quantique de pitch and catch inclut également l'intrication quantique, un concept clé en physique quantique et une exigence dans tout algorithme quantique. Dans ce cas, cela signifie que le lanceur lance et ne lance pas, simultanément.

"Nous enchevêtrons les états entre le lanceur et le receveur, " a déclaré Burkhart. " Cet enchevêtrement à distance sera crucial dans les réseaux quantiques. "