Des chercheurs financés par l'armée et l'armée de l'air ont fait un pas vers la construction d'un ordinateur quantique tolérant aux pannes, qui pourraient fournir des capacités améliorées de traitement des données.

L'informatique quantique a le potentiel de fournir de nouvelles capacités informatiques sur la façon dont l'armée prévoit de se battre et de gagner dans ce qu'elle appelle des opérations multi-domaines. Il peut également faire progresser la découverte de matériaux, intelligence artificielle, génie biochimique et de nombreuses autres disciplines nécessaires à la future armée; cependant, car qubits, les blocs de construction fondamentaux des ordinateurs quantiques, sont intrinsèquement fragiles, un obstacle de longue date à l'informatique quantique a été la mise en œuvre efficace de la correction d'erreur quantique.

Des chercheurs de l'Université du Massachusetts à Amherst ont identifié un moyen de protéger les informations quantiques d'une source d'erreur commune dans les systèmes supraconducteurs, l'une des principales plates-formes pour la réalisation d'ordinateurs quantiques à grande échelle. La recherche, Publié dans La nature , a réalisé une nouvelle façon de corriger spontanément les erreurs quantiques.

ARO est un élément de la U.S. Army Combat Capabilities Development Command, connu sous le nom de DEVCOM, Laboratoire de recherche de l'armée. AFOSR soutient la recherche fondamentale pour l'armée de l'air et la force spatiale dans le cadre du laboratoire de recherche de l'armée de l'air.

« C'est une réalisation très excitante, non seulement en raison du concept fondamental de correction d'erreurs que l'équipe a pu démontrer, mais aussi parce que les résultats suggèrent que cette approche globale peut se prêter à des implémentations avec une grande efficacité des ressources, a déclaré le Dr Sara Gamble, responsable de programme en sciences de l'information quantique, ARO. « L'efficacité est de plus en plus importante à mesure que la taille des systèmes de calcul quantique atteint les échelles dont nous aurons besoin pour les applications pertinentes de l'armée. »

Les ordinateurs d'aujourd'hui sont construits avec des transistors représentant des bits classiques, soit un 1 ou un 0. L'informatique quantique est un nouveau paradigme de calcul utilisant des bits quantiques ou qubits, où la superposition et l'intrication quantiques peuvent être exploitées pour des gains exponentiels en puissance de traitement.

Les démonstrations existantes de correction d'erreur quantique sont actives, ce qui signifie qu'ils nécessitent de vérifier périodiquement les erreurs et de les corriger immédiatement. Cela nécessite des ressources matérielles et entrave ainsi la mise à l'échelle des ordinateurs quantiques.

En revanche, l'expérience des chercheurs réalise une correction d'erreur quantique passive en adaptant la friction ou la dissipation subie par le qubit. Parce que la friction est communément considérée comme l'ennemi juré de la cohérence quantique, ce résultat peut paraître surprenant. L'astuce est que la dissipation doit être conçue spécifiquement de manière quantique.

Cette stratégie générale est connue en théorie depuis environ deux décennies, mais un moyen pratique d'obtenir une telle dissipation et de l'utiliser pour la correction d'erreur quantique a été un défi.

"La démonstration de telles approches non traditionnelles stimulera, espérons-le, des idées plus intelligentes pour surmonter certains des problèmes les plus difficiles pour la science quantique, " a déclaré le Dr Grace Metcalfe, chargé de programme pour la science de l'information quantique à l'AFOSR.

Avoir hâte de, les chercheurs ont déclaré que l'implication est qu'il peut y avoir plus de moyens de protéger les qubits contre les erreurs et de le faire à moindre coût.

« Bien que notre expérience soit encore une démonstration assez rudimentaire, nous avons enfin rempli cette possibilité théorique contre-intuitive de QEC dissipative, " a déclaré le Dr Chen Wang, Physicien de l'Université du Massachusetts à Amherst. "Cette expérience ouvre la voie à la construction potentielle d'un ordinateur quantique tolérant aux pannes utile à moyen et long terme."