L'immense promesse de l'informatique quantique dans des domaines tels que la chimie et la cryptographie constitue également son plus grand défi :toute trace d'erreur ou de falsification fait échouer l'ensemble du calcul. La seule façon de contourner ce problème est d’utiliser plusieurs bits quantiques (qubits), les éléments constitutifs de l’information quantique, pour essentiellement sauvegarder chaque qubit. Mais en pratique, cela devient impossible si l’ordinateur quantique devient trop gros.
"Dans les processeurs quantiques actuels, il y a toujours des erreurs, et vous pourriez donc penser :OK, je vais juste ajouter quelques qubits supplémentaires pour la protection", a déclaré le physicien Alexey Gorshkov du Joint Quantum Institute de l'Université du Maryland. Le problème est que vous commencez à avoir besoin de façon exponentielle de beaucoup plus de qubits pour corriger les niveaux d’erreur qui diminuent de façon exponentielle. "En fin de compte, c'est tout simplement irréaliste."
Dans leur article, publié dans Nature Physics, Gorshkov et ses co-auteurs ont découvert que l'utilisation d'arrangements spéciaux de qubits « ordonnés topologiquement » pourrait éliminer le besoin de ressources exponentielles pour corriger les erreurs. "Notre idée était, attendez une minute, est-il possible de faire une sorte de correction d'erreur quantique topologique (TEC)", ce qui pourrait conduire au "Saint Graal" de la surcharge polynomiale ? a déclaré Gorshkov, qui travaille également à l'Institut national des normes et de la technologie. "C'est la principale conclusion de notre article."
Leur idée se résume à « des codes correcteurs d’erreurs construits à partir d’états topologiques de la matière – des états de la matière qui n’ont pas d’ordre local, mais qui sont plutôt caractérisés par des corrélations à longue portée qui peuvent être utilisées pour détecter et corriger les erreurs », selon un article de Nature Physics News &Views.
Selon Gorshkov, cette avancée aura également des implications au-delà de l’informatique quantique, dans des domaines tels que la physique des particules de haute énergie et la physique statistique. "La correction des erreurs quantiques est une technique universelle permettant de contrôler les erreurs dans tous les systèmes quantiques, pas seulement dans un ordinateur quantique", a-t-il déclaré. "Il existe de nombreux autres systèmes physiques dans lesquels ces techniques peuvent être testées, et c'est vraiment passionnant."
