Des physiciens de l'Université de Swansea font partie d'une collaboration de recherche internationale qui a identifié une nouvelle technique pour tester la qualité des corrélations quantiques.

Les ordinateurs quantiques exécutent leurs algorithmes sur de grands systèmes quantiques composés de nombreuses parties, appelés qubits, en créant des corrélations quantiques entre chacun d'eux. Il est important de vérifier que les procédures de calcul réelles conduisent à des corrélations quantiques de qualité souhaitée.

Cependant, la réalisation de ces vérifications est gourmande en ressources car le nombre de tests requis croît de façon exponentielle avec le nombre de qubits impliqués.

Chercheurs du Collège des sciences, travailler avec des collègues d'Espagne et d'Allemagne, ont maintenant proposé une nouvelle technique qui permet de surmonter ce problème en réduisant considérablement le nombre de mesures tout en augmentant la résistance au bruit.

Leur méthode offre une solution au problème de certification des corrélations dans les grands systèmes et est expliquée dans un nouvel article qui vient d'être publié dans PRX Quantum, une revue prestigieuse de l'American Physical Society.

Chercheur associé Dr Farid Shahandeh, le scientifique principal de cette recherche, a déclaré : « Pour y parvenir, nous combinons deux processus. Considérez un presse-agrumes - il extrait l'essence du fruit en le pressant dans un petit espace. De la même manière, dans de nombreux cas, les corrélations quantiques dans les grands systèmes peuvent également être concentrées dans des parties plus petites du système. Le « squeezing » est effectué par des mesures sur le reste du système appelées processus de localisation.

"Supposons que l'extracteur de jus convertisse directement les fruits en boîtes de jus sans aucune étiquette. Nous ne savons pas ce qu'il y a à l'intérieur - il peut s'agir de jus de pomme, du jus d'orange, ou juste de l'eau. Une façon de le savoir serait d'ouvrir la boîte et de la goûter. La comparaison quantique consiste à mesurer une quantité appropriée qui nous indique si des corrélations quantiques existent ou non au sein d'un système.

"Ce processus s'appelle le témoignage et nous appelons la combinaison des deux approches le témoignage conditionnel."

Dans leurs recherches, les physiciens prouvent que leur méthode est efficace et tolère de manière générique des niveaux de bruit plus élevés dans les expériences. Ils ont également comparé leur approche avec des techniques antérieures dans une classe de processeurs quantiques qui utilisent des ions pour démontrer son efficacité.

Dr Shahandeh, le récipiendaire d'une bourse de recherche de la Commission royale pour l'exposition de 1851, a ajouté:"C'est d'une importance cruciale dans la technologie actuelle où l'ajout de chaque qubit amplifie inévitablement la complexité des états quantiques et les imperfections expérimentales."