Utiliser des qubits logiques pour créer un ordinateur quantique capable de corriger ses erreurs

Préparation du code de surface et décodage des données. a, Stabilisateurs de code de surface pour les deux codes indépendants d =7 après préparation de l'état. Crédit :*Nature* (2023). DOI :10.1038/s41586-023-06927-3

Une équipe de physiciens, d'informaticiens et de spécialistes des machines d'information de l'Université Harvard, en collaboration avec des collègues de QuEra Computing Inc., de l'Université du Maryland et du MIT, a créé un ordinateur quantique doté du plus grand nombre de bits quantiques logiques jamais vu. Dans leur article publié dans la revue Nature , le groupe décrit comment il a construit son ordinateur et ses performances lors des tests.

Dans un passé récent, plusieurs grands noms de l’informatique quantique ont construit des ordinateurs quantiques de plus de 1 000 coudées, offrant ainsi à ces ordinateurs une puissance de calcul plus grande que jamais. Malheureusement, tous souffrent des quantités massives de correction d'erreurs dont ils ont besoin, un problème qui empêche ces ordinateurs de se généraliser.

Les fabricants de ces systèmes travaillent sur un moyen de réduire le problème, mais jusqu’à présent, aucune véritable solution n’a été trouvée. D'autres acteurs se sont lancés dans le monde de la recherche en informatique quantique en utilisant une approche différente basée sur les qubits logiques plutôt que sur les qubits matériels.

Les qubits logiques sont des groupements de qubits connectés via une intrication quantique. Au lieu de s’appuyer sur des copies redondantes d’informations comme protocole de correction d’erreurs, les machines logiques basées sur les qubits s’appuient sur la redondance intégrée de l’intrication. Pour cette nouvelle étude, l'équipe de recherche a construit un ordinateur quantique avec 48 qubits logiques, le plus grand nombre jamais réalisé par une équipe.

Le nouvel ordinateur a été construit en séparant des milliers d’atomes de rubidium dans une chambre à vide. L’équipe a ensuite utilisé des lasers et des aimants pour refroidir les atomes jusqu’à un niveau proche du zéro absolu. Ils ont utilisé d’autres lasers pour créer des qubits à partir de 280 atomes, puis les enchevêtrer et ont pu créer 48 qubits logiques à la fois. Les qubits logiques ont été conçus pour interagir à l'aide de pinces optiques, évitant ainsi le recours à des fils.

Les tests préliminaires de la machine ont montré que lors de l’exécution des calculs, leur ordinateur quantique comportait moins d’erreurs que d’autres machines plus grandes basées sur des qubits physiques. Les chercheurs suggèrent que leur machine représente une nouvelle étape vers l'objectif ultime de créer un ordinateur quantique à usage général capable d'effectuer des calculs et des combinatoires qui ne sont pas encore réalisables avec la technologie informatique actuelle.

Plus d'informations : Dolev Bluvstein et al, Processeur quantique logique basé sur des réseaux d'atomes reconfigurables, Nature (2023). DOI :10.1038/s41586-023-06927-3

Informations sur le journal : Nature