Dans l'infrastructure numérique d'aujourd'hui, les bits de données que nous utilisons pour envoyer et traiter les informations peuvent être 0 ou 1. Être capable de corriger les erreurs possibles qui peuvent se produire dans les calculs utilisant ces bits est une partie vitale des systèmes de traitement de l'information et de communication. Mais un ordinateur quantique utilise des bits quantiques, qui peut être une sorte de mélange de 0 et 1, connue sous le nom de superposition quantique. Ce mélange est vital pour leur puissance, mais il rend la correction des erreurs beaucoup plus compliquée.

Des chercheurs du DTU Fotonik ont ​​co-créé le processeur d'informations quantiques photoniques le plus grand et le plus complexe à ce jour, sur une puce électronique. Il utilise des particules simples de lumière comme bits quantiques, et démontre pour la première fois une variété de protocoles de correction d'erreurs avec des bits quantiques photoniques.

« Nous avons créé une nouvelle puce optique qui traite les informations quantiques de manière à pouvoir se protéger des erreurs en utilisant l'intrication. Nous avons utilisé une nouvelle conception pour mettre en œuvre des schémas de correction d'erreurs, et vérifié qu'ils fonctionnent efficacement sur notre plateforme photonique, " dit Jeremy Adcock, postdoc au DTU Fotonik et co-auteur du Physique de la nature papier.

Cette recherche est importante car la correction d'erreurs est la clé du développement d'ordinateurs quantiques à grande échelle, qui débloquera de nouveaux algorithmes pour, par ex. simulations chimiques à grande échelle et apprentissage automatique plus rapide.

Une application clé pourrait être la découverte de médicaments. Les ordinateurs d'aujourd'hui ne peuvent pas simuler de grosses molécules et leurs interactions, par exemple lorsque vous introduisez une molécule médicamenteuse dans le corps humain. Dans les ordinateurs d'aujourd'hui, la taille du calcul classique croît de façon exponentielle avec la taille des molécules impliquées. Mais pour les futurs ordinateurs quantiques, des algorithmes plus efficaces sont connus, qui n'explosent pas en coût de calcul.

Ce n'est qu'un des problèmes que la technologie quantique du futur promet de résoudre, en étant capable de traiter l'information au-delà des limites fondamentales des ordinateurs traditionnels. Mais pour atteindre cet objectif, il faut aller petit :

« Les dispositifs à puce sont un pas en avant important si la technologie quantique doit être mise à l'échelle pour montrer un avantage par rapport aux ordinateurs classiques. Ces systèmes nécessiteront des millions de composants hautes performances fonctionnant aux vitesses les plus rapides possibles, quelque chose qui n'est réalisé qu'avec des puces électroniques et des circuits intégrés, qui sont rendus possibles par l'industrie ultra-avancée de fabrication de semi-conducteurs, " dit le co-auteur Yunhong Ding, chercheur senior au DTU Fotonik.

Pour réaliser une technologie quantique qui va au-delà des ordinateurs puissants d'aujourd'hui, il faut faire évoluer cette technologie davantage. En particulier, les sources de photons (particules de lumière) sur cette puce ne sont pas assez efficaces pour construire une technologie quantique à l'échelle utile.

« Au DTU, nous travaillons maintenant sur l'augmentation de l'efficacité de ces sources, qui ont actuellement une efficacité de seulement 1 pour cent, à près de l'unité. Avec une telle source, il devrait être possible de construire des dispositifs photoniques quantiques d'échelle considérablement augmentée, et récolter les avantages de l'avantage physique natif de la technologie quantique sur les ordinateurs classiques dans le traitement, communicant, et l'acquisition d'informations, dit postdoc au DTU Fotonik, Jérémy Adcock.

"Avec des sources de photons plus efficaces, nous pourrons construire des états de ressources plus nombreux et différents, qui permettra des calculs plus importants et plus complexes, ainsi que des communications quantiques sécurisées à portée illimitée."