Construire un ordinateur quantique universel est une tâche difficile en raison de la fragilité des bits quantiques, ou qubits pour faire court. Pour faire face à ce problème, divers types de correction d'erreurs ont été développés. Les méthodes conventionnelles le font par des techniques de correction active. En revanche, chercheurs dirigés par le professeur David DiVincenzo du Forschungszentrum Jülich et de l'université RWTH Aachen, en collaboration avec des partenaires de l'Université de Bâle et QuTech Delft, ont maintenant proposé une conception pour un circuit avec correction d'erreur passive. Un tel circuit serait déjà intrinsèquement protégé contre les défauts et pourrait accélérer considérablement la construction d'un ordinateur quantique avec un grand nombre de qubits.

Afin de coder l'information quantique de manière fiable, d'habitude, plusieurs qubits imparfaits sont combinés pour former un qubit dit logique. Codes de correction d'erreurs quantiques, ou les codes QEC pour faire court, permettent ainsi de détecter les erreurs et de les corriger ultérieurement, afin que l'information quantique soit conservée sur une plus longue période de temps.

En principe, les techniques fonctionnent de manière similaire à la suppression active du bruit dans les écouteurs :dans un premier temps, tout défaut est détecté. Puis, une opération corrective est effectuée pour supprimer l'erreur et restaurer l'information dans sa forme pure d'origine.

Cependant, l'application d'une telle correction d'erreur active dans un ordinateur quantique est très complexe et s'accompagne d'une utilisation intensive du matériel. Typiquement, une électronique de correction d'erreurs complexe est requise pour chaque qubit, rendant difficile la construction de circuits avec de nombreux qubits, comme requis pour construire un ordinateur quantique universel.

La conception proposée pour un circuit supraconducteur, d'autre part, a une sorte de correction d'erreur intégrée. Le circuit est conçu de telle manière qu'il est déjà intrinsèquement protégé contre le bruit ambiant tout en restant contrôlable. Le concept contourne ainsi la nécessité d'une stabilisation active d'une manière hautement efficace du point de vue matériel, et serait donc un candidat prometteur pour un futur processeur quantique à grande échelle doté d'un grand nombre de qubits.

"En mettant en œuvre un gyrateur - un dispositif à deux ports qui couple le courant sur un port à la tension sur l'autre - entre deux dispositifs supraconducteurs (appelés jonctions Josephson), nous pourrions renoncer à la demande de détection et de stabilisation active des erreurs :une fois refroidi, le qubit est intrinsèquement protégé contre les types de bruit courants, " a déclaré Martin Rymarz, un doctorat étudiant dans le groupe de David DiVincenzo et premier auteur de l'article, Publié dans Examen physique X.

« J'espère que notre travail inspirera les efforts du laboratoire ; je reconnais que cela, comme beaucoup de nos propositions, peut-être un peu en avance sur son temps", a déclaré David DiVincenzo, Directeur fondateur du JARA-Institute for Quantum Information à l'Université RWTH d'Aix-la-Chapelle et directeur de l'Institut de nanoélectronique théorique (PGI-2) au Forschungszentrum Jülich. "Néanmoins, compte tenu de l'expertise professionnelle disponible, nous reconnaissons la possibilité de tester notre proposition en laboratoire dans un avenir prévisible".

David DiVincenzo est considéré comme un pionnier dans le développement des ordinateurs quantiques. Entre autres, son nom est associé aux critères que doit remplir un ordinateur quantique, les "critères DiVincenzo".