Une modification simple mais élégante du code étudié depuis plus de 20 ans pourrait raccourcir le délai pour réaliser un calcul quantique évolutif et a attiré l'attention des programmes d'informatique quantique d'Amazon Web Services et de l'Université de Yale.

Ce qui a commencé comme un projet de physique de deuxième année fait son chemin dans le programme d'informatique quantique d'Amazon Web Service (AWS).

Pablo Bonilla Ataides, un étudiant en sciences de l'Université de Sydney, a peaufiné certains codes informatiques pour doubler efficacement sa capacité à corriger les erreurs dans les machines quantiques en cours de conception dans le secteur des technologies émergentes.

Le changement simple mais ingénieux du code de correction d'erreur quantique a attiré l'attention des chercheurs quantiques du AWS Center for Quantum Computing à Pasadena, Californie, et les programmes de technologie quantique de l'Université Yale et de l'Université Duke aux États-Unis.

"La technologie quantique en est à ses balbutiements, en partie parce que nous n'avons pas réussi à surmonter l'instabilité inhérente aux machines qui produisent tant d'erreurs, ", a déclaré M. Bonilla, 21 ans.

"En physique de deuxième année, on m'a demandé d'examiner un code de correction d'erreurs couramment utilisé pour voir si nous pouvions l'améliorer. En inversant la moitié des commutateurs quantiques, ou qubits, dans notre conception, nous avons découvert que nous pouvions effectivement doubler notre capacité à supprimer les erreurs."

La recherche est publiée aujourd'hui dans Communication Nature .

Les résultats de l'étude, co-écrit par le Dr Steve Flammia qui a récemment déménagé de l'Université de Sydney à l'effort d'informatique quantique d'AWS, doivent figurer dans l'arsenal de techniques de correction d'erreurs de l'entreprise technologique au fur et à mesure qu'elle développe son matériel quantique.

Le Dr Earl Campbell est un scientifique senior en recherche quantique chez AWS. Il a déclaré:"Nous avons un travail considérable devant nous en tant qu'industrie avant que quiconque ne voie la réalité, avantages pratiques des ordinateurs quantiques.

"Cette recherche m'a surpris. J'ai été étonné qu'une modification aussi légère d'un code de correction d'erreur quantique puisse avoir un impact aussi important sur les performances prévues.

« L'équipe AWS Center for Quantum Computing est impatiente de poursuivre sa collaboration alors que nous explorons d'autres alternatives prometteuses pour apporter de nouvelles, des technologies informatiques plus puissantes, un pas de plus vers la réalité."

Erreurs quantiques

Les erreurs sont extrêmement rares dans les transistors numériques, ou des interrupteurs, que les ordinateurs classiques utilisent pour faire fonctionner nos téléphones, ordinateurs portables et même les supercalculateurs les plus rapides.

Cependant, les « commutateurs » dans les ordinateurs quantiques, appelés qubits, sont particulièrement sensibles aux interférences, ou 'bruit, " de l'environnement extérieur.

Pour faire fonctionner les machines quantiques, les scientifiques doivent produire un grand nombre de qubits de haute qualité. Cela peut être fait en améliorant les machines afin qu'elles soient moins bruyantes et en utilisant une certaine capacité des machines pour supprimer les erreurs de qubit en dessous d'un certain seuil afin qu'elles soient utiles.

C'est là qu'intervient la correction d'erreur quantique.

Le professeur adjoint Shruti Puri du programme de recherche quantique de l'Université de Yale a déclaré que son équipe souhaitait utiliser le nouveau code pour ses travaux.

"Ce qui m'étonne dans ce nouveau code, c'est sa pure élégance. Ses propriétés remarquables de correction d'erreurs proviennent d'une simple modification d'un code qui a été largement étudié pendant près de deux décennies, " a déclaré le professeur adjoint Puri.

"C'est extrêmement pertinent pour une nouvelle génération de technologie quantique en cours de développement à Yale et ailleurs. Avec ce nouveau code, Je crois, nous avons considérablement raccourci le délai pour réaliser un calcul quantique évolutif."

Le co-auteur, le Dr David Tuckett de la School of Physics a déclaré :"C'est un peu comme jouer à des cuirassés avec un adversaire quantique. Théoriquement, ils pouvaient placer leurs pièces n'importe où sur l'échiquier. Mais après avoir joué à des millions de jeux, nous savons que certains mouvements sont plus probables."

Retrofit pour l'industrie

Le co-auteur et doyen associé (Recherche) de la Faculté des sciences, le professeur Stephen Bartlett, a déclaré :« Ce qui est génial avec cette conception, c'est que nous pouvons l'adapter efficacement aux codes de surface développés dans l'industrie.

« Faire fonctionner le code sur une surface bidimensionnelle est idéal pour une application dans une industrie qui a historiquement produit des conceptions de puces 2D. Nous sommes optimistes que ce travail aidera l'industrie à construire de meilleurs dispositifs expérimentaux. »

Le co-auteur, le Dr Ben Brown du Nano Institute et de la School of Physics de l'Université de Sydney, a travaillé en étroite collaboration avec M. Bonilla sur le projet. Il a dit :« Construire un ordinateur quantique fonctionnel, c'est un peu comme essayer de construire l'avion des frères Wright, et nous n'avons même pas encore décollé.

"Les expérimentateurs produisent le fort, matériaux légers pour construire l'avion, et nous venons de proposer un design plus aérodynamique pour les ailes qui ont plus de portance. Nous venions peut-être de proposer la conception qui aidera l'informatique quantique à grande échelle à décoller. »