Les ordinateurs quantiques sont développés par des équipes travaillant non seulement dans les universités mais aussi chez Google, IBM, Microsoft et D-Wave, une entreprise en démarrage. Et les choses évoluent rapidement, dit Nicolas Sangouard, Professeur FNS à l'Université de Bâle. « Dans quelques années tout au plus, Je m'attends à ce que la puissance de calcul des ordinateurs quantiques dépasse de manière significative la puissance de calcul des ordinateurs ordinaires. Nous appelons cela « la suprématie quantique »".

Sangouard et ses collaborateurs ont récemment montré comment vérifier que ces ordinateurs sont adaptés à leur utilisation. Car ils ne sont pas seulement puissants mais aussi très délicats :certains fonctionnent à des températures extrêmes aussi basses que 270 degrés en dessous de zéro. L'approche des chercheurs leur permet de certifier tous les composants d'un ordinateur quantique - de la mémoire à court et à long terme, aux processeurs d'informations, aux convertisseurs nécessaires pour connecter l'ordinateur à un réseau de communication quantique sécurisé. Le protocole offre un avantage supplémentaire :il n'utilise que les composants déjà présents dans l'ordinateur, évitant ainsi le besoin de dispositifs supplémentaires. En principe, le protocole fonctionnera avec tout type d'ordinateur quantique, quelle que soit la technologie qui la sous-tend.

Une machine qui se teste

"La puissance des ordinateurs quantiques est ce qui les rend difficiles à certifier, " dit Sangouard. " Même les ordinateurs ordinaires les plus rapides sont trop lents pour vérifier les calculs effectués par de tels appareils. " De plus, les ordinateurs quantiques seront à terme capables de communiquer entre eux en toute sécurité via un réseau de communication quantique dédié. Il est donc important de s'assurer qu'ils ne sont pas un maillon faible, dit Sangouard.

C'est pourquoi l'équipe de recherche a développé une méthode de certification entièrement quantique qui utilise les propres blocs de construction de l'ordinateur. "Nous nous sommes inspirés des tests Bell, qui ont été conçues par un physicien travaillant au CERN dans les années 1960, " dit Sangouard. " Normalement, ces tests sont utilisés pour vérifier si les particules se comportent selon les règles quantiques. Nous avons modifié les tests pour leur permettre de vérifier le fonctionnement des différents composants d'un ordinateur quantique. Parce qu'un tel appareil est fondamentalement capable de faire les tests, notre procédure est très simple à mettre en place et ne nécessite aucune compétence particulière."

"Ce qui a motivé le projet, c'est une conférence donnée par un scientifique invité à l'Université de Bâle, " dit Sangouard. " La conférence traitait d'un aspect compliqué de la physique quantique, mais nous étions motivés pour le traduire en une méthode utile pour les ordinateurs quantiques. Pour moi, c'est un exemple parfait de la façon dont une conférence n'est pas seulement un moyen d'apprendre de manière passive, mais offre également d'importantes opportunités d'innover."