Le rayonnement spatial constitue un défi pour les ordinateurs quantiques, car leur temps de calcul est limité par les rayons cosmiques. Des chercheurs de l'Université de technologie Chalmers, en Suède, et de l'Université de Waterloo, au Canada, explorent désormais les profondeurs souterraines à la recherche d'une solution à ce problème, dans une mine de deux kilomètres de profondeur.
Une cause d’erreurs récemment découverte dans les ordinateurs quantiques est le rayonnement cosmique. Les particules hautement chargées venues de l'espace perturbent les qubits sensibles et leur font perdre leur état quantique, ainsi que la capacité de poursuivre un calcul. Mais désormais, des chercheurs quantiques de Suède et du Canada vont unir leurs forces pour trouver une solution au problème, dans la salle blanche la plus profonde du monde, à deux kilomètres sous terre.
"Nous sommes très enthousiasmés par ce projet car il aborde la question très importante de la manière dont le rayonnement cosmique affecte les qubits et les processeurs quantiques. L'accès à cette installation souterraine est crucial pour comprendre comment les effets du rayonnement cosmique peuvent être atténués", déclare Per Delsing, Professeur de technologie quantique à l'Université de technologie Chalmers, Suède, et directeur du Wallenberg Center for Quantum Technology.
Le Bouclier canadien protège contre les rayons cosmiques
Ce projet de recherche unique est réalisé en collaboration entre des chercheurs de l'Université de technologie Chalmers, de l'Institut d'informatique quantique (IQC) de l'Université de Waterloo et du SNOLAB près de Sudbury, Ontario, Canada.
Dans le cadre de l'étude, les qubits supraconducteurs fabriqués à l'Université de technologie Chalmers seront d'abord testés en surface en Suède et au Canada. Ensuite, les mêmes qubits seront testés bien sous le sol canadien afin d'étudier les différences entre les deux environnements. Avec l'aide du « bouclier de sol » de deux kilomètres d'épaisseur qui entoure la salle blanche la plus profonde du monde située dans la mine de Vales Creighton en Ontario, les chercheurs peuvent bloquer les rayons cosmiques ou la radioactivité qui autrement auraient « assommé » les qubits ci-dessus. sol.
« SNOLAB maintient le flux de muons le plus faible au monde et possède des capacités avancées de tests cryogéniques, ce qui en fait un endroit idéal pour mener des recherches précieuses sur les technologies quantiques », déclare Jeter Hall, directeur de recherche à SNOLAB et professeur adjoint à l'Université Laurentienne au Canada.
Pour que l’impact des ordinateurs quantiques se réalise dans la société, les chercheurs quantiques doivent d’abord résoudre le problème de la correction des erreurs. Alors que les ordinateurs classiques utilisent des systèmes capables de corriger les erreurs qui se produisent et de fournir des résultats fiables, il n'existe actuellement aucun système suffisamment puissant pour corriger les erreurs beaucoup plus complexes qui se produisent dans les ordinateurs quantiques.
Les méthodes de correction d’erreurs utilisées aujourd’hui sur les ordinateurs quantiques supposent que chaque erreur causée par les rayons cosmiques se produit indépendamment les unes des autres. Il s’agit d’une évaluation erronée, car ces types d’erreurs, au contraire, sont généralement corrélés les uns aux autres. Les méthodes actuelles de correction d’erreurs ne peuvent pas corriger les erreurs de corrélation, ce qui signifie que plusieurs qubits peuvent perdre leur état quantique en même temps. En améliorant la compréhension des processus des qubits, les chercheurs souhaitent désormais trouver des méthodes permettant de réduire le nombre d'erreurs corrélées.
"Avec ce projet, nous espérons commencer à comprendre ce qui se passe avec la décohérence des qubits par rapport aux rayons cosmiques, puis commencer à comprendre comment le rayonnement affecte les qubits de manière plus contrôlée", explique le Dr Chris Wilson, professeur à l'Université de Waterloo et actif à l'Institut d'informatique quantique en Ontario.
Le projet est réalisé en collaboration entre l'Université de technologie Chalmers, l'Institut d'informatique quantique (IQC) de l'Université de Waterloo, Ontario, Canada, et SNOLAB près de Sudbury, Ontario, Canada.
Fourni par l'Université de technologie Chalmers
