L'un des concepts clés de la physique quantique est l'intrication, dans lequel deux ou plusieurs systèmes quantiques deviennent si inextricablement liés que leur état collectif ne peut être déterminé en observant chaque élément individuellement. Aujourd'hui, les chercheurs de Yale ont développé un "intricateur universel" qui peut relier à la demande une variété de particules codées.

La découverte représente un nouveau mécanisme puissant avec des utilisations potentielles en informatique quantique, cryptographie, et les communications quantiques. La recherche est dirigée par le laboratoire Yale de Robert Schoelkopf et paraît dans la revue La nature .

Les calculs quantiques sont accomplis avec des bits de données délicats appelés qubits, qui sont sujets aux erreurs. Pour mettre en œuvre un calcul quantique fidèle, disent les scientifiques, ils ont besoin de qubits "logiques" dont les erreurs peuvent être détectées et rectifiées à l'aide de codes de correction d'erreurs quantiques.

"Nous avons montré une nouvelle façon de créer des portes entre des qubits encodés logiquement qui peuvent éventuellement être corrigés par erreur, " dit Schoelkopf, le professeur Sterling de physique appliquée et de physique à Yale et directeur du Yale Quantum Institute. "C'est une opération beaucoup plus sophistiquée que ce qui a été effectué auparavant."

Le mécanisme d'intrication est appelé porte SWAP exponentielle. Dans l'étude, les chercheurs ont démontré la nouvelle technologie en enchevêtrant de manière déterministe les états codés dans toutes les configurations ou codes choisis, chacun logé dans deux par ailleurs isolés, Cavités micro-ondes supraconductrices 3-D.

"Cet intricateur universel est essentiel pour un calcul quantique robuste, " dit Yvonne Gao, co-premier auteur de l'étude. "Les scientifiques ont inventé une multitude de matériels efficaces, codes de correction d'erreurs quantiques, chacun intelligemment conçu avec des caractéristiques uniques qui peuvent être exploitées pour différentes applications. Cependant, chacun d'eux nécessite de câbler un nouvel ensemble d'opérations adaptées, introduisant une surcharge matérielle importante et une polyvalence réduite."

L'intrication universelle atténue cette limitation en fournissant une porte entre tous les états d'entrée souhaités. « Nous pouvons désormais choisir les codes souhaités ou même les modifier à la volée sans avoir à re-câbler l'opération, " a déclaré le co-premier auteur Brian Lester.

La découverte n'est que la dernière étape des travaux de recherche quantique de Yale. Les scientifiques 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.