Rendre les systèmes quantiques plus évolutifs est l’une des exigences clés du développement futur des ordinateurs quantiques, car les avantages qu’ils offrent deviennent de plus en plus évidents à mesure que les systèmes évoluent. Les chercheurs de la TU Darmstadt ont récemment franchi une étape décisive vers la réalisation de cet objectif.
Les processeurs quantiques basés sur des réseaux bidimensionnels de pinces optiques, créés à l’aide de faisceaux laser focalisés, constituent l’une des technologies les plus prometteuses pour développer l’informatique et la simulation quantiques qui permettront des applications très bénéfiques à l’avenir. Une gamme diversifiée d'applications allant du développement de médicaments à l'optimisation des flux de trafic bénéficieront de cette technologie.
Ces processeurs ont pu jusqu'à présent contenir plusieurs centaines de systèmes quantiques à atome unique, chaque atome représentant un bit quantique ou qubit comme unité de base de l'information quantique. Pour progresser encore, il est nécessaire d’augmenter le nombre de qubits dans les processeurs. Ceci a été réalisé par une équipe dirigée par le professeur Gerhard Birkl du groupe de recherche Atomes-Photons-Quantas du Département de Physique de la TU Darmstadt.
Dans un article de recherche, publié pour la première fois début octobre 2023 sur arXiv serveur de prépublication et a maintenant également été publié après examen scientifique par les pairs dans la revue Optica , l'équipe rend compte de la première expérience réussie au monde visant à réaliser une architecture de traitement quantique contenant plus de 1 000 qubits atomiques dans un seul plan.
"Nous sommes extrêmement heureux d'avoir été les premiers à franchir la barre des 1 000 qubits atomiques contrôlables individuellement, car de nombreux autres concurrents exceptionnels sont à nos trousses", déclare Birkl.
Les chercheurs ont pu démontrer dans leurs expériences que leur approche consistant à combiner les dernières méthodes d'optique quantique avec une technologie micro-optique avancée leur a permis d'augmenter considérablement les limites actuelles du nombre de qubits accessibles.
Ceci a été réalisé en introduisant la nouvelle méthode de « suralimentation quantique des bits ». Cela leur a permis de surmonter les restrictions imposées sur le nombre de qubits utilisables par les performances limitées des lasers. Au total, 1 305 qubits à atome unique ont été chargés dans un réseau quantique comportant 3 000 sites de piège et réassemblés en structures cibles sans défauts comportant jusqu'à 441 qubits. En utilisant plusieurs sources laser en parallèle, ce concept a permis de briser les frontières technologiques qui étaient jusqu'à présent perçues comme presque insurmontables.
Pour de nombreuses applications différentes, 1 000 qubits sont considérés comme la valeur seuil à partir de laquelle l’augmentation de l’efficacité promise par les ordinateurs quantiques peut désormais être démontrée pour la première fois. Les chercheurs du monde entier ont donc travaillé intensément pour être les premiers à franchir ce seuil. L'étude de Birkl et ses collègues décrit comment une nouvelle augmentation du nombre de sources laser permettra d'atteindre un nombre de qubits de 10 000 et plus en quelques années seulement.
Plus d'informations : Lars Pause et al, Réseau de pinces bidimensionnelles suralimentées avec plus de 1 000 qubits atomiques, Optica (2024). DOI :10.1364/OPTICA.513551
Fourni par la Technische Universitat Darmstadt
