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    Les erreurs corrélées dans les ordinateurs quantiques soulignent la nécessité de modifier la conception

    Dans ce rendu artistique, un rayon cosmique de haute énergie frappe la puce qubit, libérer une charge dans le substrat de la puce qui perturbe l'état des qubits voisins. Crédit :Robert McDermott

    Les ordinateurs quantiques pourraient surpasser les ordinateurs classiques dans de nombreuses tâches, mais seulement si les erreurs qui font inévitablement partie des tâches de calcul sont des événements isolés plutôt que généralisés. Maintenant, des chercheurs de l'Université du Wisconsin-Madison ont trouvé des preuves que les erreurs sont corrélées dans l'ensemble d'une puce informatique quantique supraconductrice, mettant en évidence un problème qui doit être reconnu et résolu dans la quête d'ordinateurs quantiques tolérants aux pannes.

    Les chercheurs rapportent leurs conclusions dans une étude publiée le 16 juin dans la revue La nature , Surtout, leurs travaux indiquent également des stratégies d'atténuation.

    "Je pense que les gens ont abordé le problème de la correction des erreurs d'une manière trop optimiste, faire aveuglément l'hypothèse que les erreurs ne sont pas corrélées, " dit le professeur de physique UW-Madison Robert McDermott, auteur principal de l'étude. "Nos expériences montrent absolument que les erreurs sont corrélées, mais au fur et à mesure que nous identifions les problèmes et développons une compréhension physique profonde, nous allons trouver des moyens de les contourner. »

    Les bits dans un ordinateur classique peuvent être soit un 1 soit un 0, mais les qubits dans un ordinateur quantique peuvent être 1, 0, ou un mélange arbitraire - une superposition - de 1 et 0. Bits classiques, alors, ne peut faire que des erreurs de retournement de bits, comme quand un 1 retourne à 0. Qubits, cependant, peut faire deux types d'erreur :des inversions de bit ou des inversions de phase, où un état de superposition quantique change.

    Pour corriger les erreurs, les ordinateurs doivent les surveiller au fur et à mesure qu'ils se produisent. Mais les lois de la physique quantique disent qu'un seul type d'erreur peut être surveillé à la fois dans un seul qubit, un protocole de correction d'erreurs intelligent appelé code de surface a donc été proposé. Le code de surface implique un large éventail de qubits connectés - certains effectuent le travail de calcul, tandis que d'autres sont surveillés pour déduire des erreurs dans les qubits de calcul. Cependant, le protocole de code de surface ne fonctionne de manière fiable que si les événements qui provoquent des erreurs sont isolés, affectant au plus quelques qubits.

    Dans des expériences antérieures, Le groupe de McDermott avait vu des indices selon lesquels quelque chose faisait basculer plusieurs qubits en même temps. Dans cette nouvelle étude, ils ont directement demandé :ces flips sont-ils indépendants ? ou sont-ils corrélés ?

    L'équipe de recherche a conçu une puce à quatre qubits composée d'éléments supraconducteurs niobium et aluminium. Les scientifiques refroidissent la puce à presque zéro absolu, ce qui le rend supraconducteur et le protège des interférences génératrices d'erreurs provenant de l'environnement extérieur.

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