Même les ordinateurs quantiques font des erreurs. Leur capacité de calcul est extraordinaire, dépassant de loin celui des ordinateurs classiques. En effet, les circuits des ordinateurs quantiques sont basés sur des qubits qui peuvent représenter non seulement des zéros ou des uns, mais aussi des superpositions des deux états en utilisant les principes de la mécanique quantique. Malgré leur grand potentiel, Les qubits sont extrêmement fragiles et sujets aux erreurs dues aux interactions avec l'environnement extérieur.

Pour résoudre ce problème crucial, un groupe de recherche international a développé et mis en œuvre un nouveau protocole qui protège les informations quantiques fragiles et corrige les erreurs dues à la perte de qubit. Ce groupe de recherche a publié les résultats de son étude dans La nature .

« Développer un processeur quantique pleinement fonctionnel représente toujours un grand défi pour les scientifiques du monde entier, " explique Davide Vodola qui est l'un des auteurs de l'étude ainsi que chercheur à l'Université de Bologne. " Cette recherche nous a permis, pour la première fois, mettre en œuvre un protocole capable de détecter et, à la fois, corriger les erreurs dues à la perte de qubit. Cette capacité pourrait s'avérer essentielle pour le développement futur des ordinateurs quantiques à grande échelle. »

Nous savons que les processeurs quantiques montrent une certaine tolérance aux erreurs de calcul. Mais nous en savons trop peu sur la façon de prévenir et de corriger les erreurs dues à une perte totale ou partielle de qubits.

Lorsque les ordinateurs quantiques élaborent les données, certains qubits peuvent être complètement perdus des registres quantiques ou ils peuvent passer à des états électroniques indésirables. Le résultat de ces deux processus est une perte qui peut rendre le processeur quantique inutile. Pour cette raison, concevoir des techniques théoriques et expérimentales capables d'analyser et d'atténuer les conséquences de ces erreurs est extrêmement important.

"Pour résoudre ce problème, la première chose que notre groupe de recherche a faite a été de développer une approche théorique efficace de la question, ", explique Vodola. "Nous avons réussi à montrer que les informations stockées dans un registre avec certains qubits peuvent être protégées et entièrement récupérées en cas de perte d'un de ces qubits."

Puis, le groupe de recherche a mis en œuvre ce protocole dans un processeur quantique réel. Ce n'était pas facile, toutefois. En effet, pour évaluer si un qubit est perdu, une mesure directe détruira toutes les informations contenues dans le registre quantique.

Le groupe de recherche a proposé la solution d'utiliser un qubit supplémentaire qui fonctionne comme une sonde et peut évaluer la présence ou l'absence d'autres qubits sans altérer le processus de calcul. Cette idée a fonctionné, permettant aux chercheurs de tester avec succès leur protocole en temps réel.

"Nous sommes satisfaits des résultats de ce test sur le processeur quantique à ions piégés de l'Université d'Innsbruck, " confirme Vodola. " Le même protocole peut être implémenté dans différentes architectures d'ordinateurs quantiques qui sont actuellement en cours de développement par d'autres centres de recherche ou institutions privées. "