Pour la première fois, des physiciens de l'Université d'Innsbruck ont ​​intriqué deux bits quantiques répartis sur plusieurs objets quantiques et ont réussi à transmettre leurs propriétés quantiques. Cela marque une étape importante dans le développement d'ordinateurs quantiques tolérants aux pannes. Les chercheurs ont publié leur rapport dans La nature .

Même les ordinateurs peuvent mal calculer; de petites perturbations modifient les informations stockées et altèrent les résultats. Les ordinateurs utilisent donc des méthodes pour corriger en permanence de telles erreurs. Dans les ordinateurs quantiques, la vulnérabilité aux erreurs peut être réduite en stockant les informations quantiques dans plus d'une seule particule quantique. Ces bits quantiques logiques sont moins sensibles aux erreurs. Dans les années récentes, les théoriciens ont développé de nombreux codes de correction d'erreurs et les ont optimisés pour différentes tâches.

"Les codes les plus prometteurs en correction d'erreurs quantiques sont ceux définis sur un réseau à deux dimensions, " explique Thomas Monz du Département de physique expérimentale de l'Université d'Innsbruck. " Cela est dû au fait que la structure physique des ordinateurs quantiques actuels peut être très bien cartographiée à travers de tels réseaux. " A l'aide des codes, les bits quantiques logiques peuvent être répartis sur plusieurs objets quantiques. Les physiciens quantiques d'Innsbruck ont ​​réussi pour la première fois à intricer deux bits quantiques ainsi codés. L'intrication de deux bits quantiques est une ressource importante des ordinateurs quantiques, leur donnant un avantage de performance par rapport aux ordinateurs classiques.

Une sorte de machine à coudre quantique

Pour leur expérience, les physiciens utilisent un ordinateur quantique à piège à ions avec dix ions. Dans ces ions, les bits quantiques logiques sont codés. À l'aide d'une technique que les scientifiques appellent « chirurgie en treillis », ' deux qubits logiques encodés sur un treillis peuvent être " cousus ensemble ".

"Un nouveau, un qubit plus grand est créé à partir des qubits assemblés de cette manière, " explique Alexander Erhard de l'équipe d'Innsbruck. À son tour, un grand qubit logique peut être séparé en deux qubits logiques individuels par une opération en treillis. Contrairement aux opérations standard entre deux qubits logiques, la chirurgie en treillis ne nécessite que des opérations le long de la frontière des qubits encodés, pas sur toute leur surface. "Cela réduit le nombre d'opérations nécessaires pour créer un enchevêtrement entre deux qubits encodés, " expliquent les physiciens théoriciens Nicolai Friis et Hendrik Poulsen Nautrup.

Technologie clé pour les ordinateurs quantiques tolérants aux pannes

La chirurgie en treillis est considérée comme l'une des techniques clés pour le fonctionnement des futurs ordinateurs quantiques tolérants aux pannes. Grâce à la chirurgie en treillis, les physiciens dirigés par Thomas Monz et Rainer Blatt, avec les physiciens théoriciens Hendrik Poulsen Nautrup et Hans Briegel du Département de physique théorique de l'Université d'Innsbruck et Nicolai Friis de l'Institut d'optique quantique et d'information quantique (IQOQI) de l'Académie autrichienne des sciences à Vienne, ont maintenant démontré la génération d'intrication entre deux qubits encodés. Il s'agit de la première réalisation expérimentale de corrélations non classiques entre des qubits encodés topologiquement. Par ailleurs, les chercheurs ont pu démontrer pour la première fois la téléportation d'états quantiques entre deux qubits encodés.