Des chercheurs de l'Université de Yale ont démontré l'une des étapes clés de la construction de l'architecture des ordinateurs quantiques modulaires :la "téléportation" d'une porte quantique entre deux qubits, sur demande.

Les résultats apparaissent en ligne le 5 septembre dans le journal La nature .

Le principe clé de ce nouveau travail est la téléportation quantique, une caractéristique unique de la mécanique quantique qui a déjà été utilisée pour transmettre des états quantiques inconnus entre deux parties sans envoyer physiquement l'état lui-même. À l'aide d'un protocole théorique développé dans les années 1990, Les chercheurs de Yale ont démontré expérimentalement une opération quantique, ou "porte, " sans dépendre d'aucune interaction directe. De telles portes sont nécessaires pour le calcul quantique qui repose sur des réseaux de systèmes quantiques séparés - une architecture qui, selon de nombreux chercheurs, peut compenser les erreurs inhérentes aux processeurs de calcul quantique.

Par l'intermédiaire du Yale Quantum Institute, une équipe de recherche de Yale dirigée par le chercheur principal Robert Schoelkopf et l'ancien étudiant diplômé Kevin Chou étudie une approche modulaire de l'informatique quantique. Modularité, qui se retrouve dans tout, de l'organisation d'une cellule biologique au réseau de moteurs de la dernière fusée SpaceX, s'est avéré être une stratégie puissante pour la construction de grandes, systèmes complexes, disent les chercheurs. Une architecture modulaire quantique consiste en un ensemble de modules qui fonctionnent comme de petits processeurs quantiques connectés à un réseau plus vaste.

Les modules de cette architecture sont naturellement isolés les uns des autres, ce qui réduit les interactions indésirables à travers le système plus large. Pourtant, cet isolement rend également l'exécution des opérations entre les modules un défi distinct, selon les chercheurs. Les portes téléportées sont un moyen de mettre en œuvre des opérations inter-modules.

"Notre travail est la première fois que ce protocole a été démontré où la communication classique se produit en temps réel, nous permettant de mettre en œuvre une opération « déterministe » qui effectue l'opération souhaitée à chaque fois, " dit Chou.

Les ordinateurs quantiques pleinement utiles ont le potentiel d'atteindre des vitesses de calcul qui sont des ordres de grandeur plus rapides que les superordinateurs d'aujourd'hui. Les chercheurs de Yale sont à l'avant-garde des efforts visant à développer les premiers ordinateurs quantiques pleinement utiles et ont fait un travail de pionnier dans l'informatique quantique avec des circuits supraconducteurs.

Les calculs quantiques sont effectués via des bits de données délicats appelés qubits, qui sont sujets aux erreurs. Dans les systèmes quantiques expérimentaux, les qubits "logiques" sont surveillés par des qubits "auxiliaires" afin de détecter et de corriger immédiatement les erreurs. "Notre expérience est aussi la première démonstration d'une opération à deux qubits entre des qubits logiques, " a déclaré Schoelkopf. " C'est une étape importante vers le traitement de l'information quantique à l'aide de qubits à correction d'erreur. "