Dans le domaine de l’informatique quantique, les expériences impliquant des circuits quantiques complexes sont confrontées au défi de garantir leur précision. Les simulateurs quantiques viennent à la rescousse en fournissant un moyen d’émuler ces circuits, permettant ainsi aux chercheurs de vérifier l’exactitude de leurs expériences. Cependant, comment peut-on faire confiance au simulateur quantique lui-même ? Des scientifiques chinois et autrichiens ont développé une technique permettant d'évaluer la fiabilité des simulations quantiques en comparant leurs résultats à ceux d'autres simulateurs. Cette méthode joue un rôle essentiel dans la confiance dans l’exactitude des expériences d’informatique quantique.

L’informatique quantique recèle un immense potentiel en raison de sa capacité à résoudre certains problèmes beaucoup plus rapidement que les ordinateurs classiques. Cependant, les systèmes quantiques sont notoirement fragiles, sensibles au bruit ambiant et à d’autres facteurs susceptibles d’introduire des erreurs dans les calculs. Vérifier l’exactitude des expériences quantiques devient crucial, d’autant plus que la complexité des circuits quantiques augmente.

Les simulateurs quantiques, qui sont essentiellement des systèmes quantiques contrôlés, offrent un moyen de simuler le comportement des circuits quantiques et d'obtenir des résultats qui correspondent aux expériences quantiques réelles. Cependant, même ces simulateurs peuvent être affectés par des imperfections et des erreurs.

La technique nouvellement développée, appelée « validation croisée de simulations quantiques multi-qubits », s'attaque à ce problème. Cela implique de réaliser la même expérience quantique sur plusieurs simulateurs quantiques différents, puis de comparer les résultats. Cette comparaison permet aux chercheurs d’identifier les incohérences et d’avoir confiance dans l’exactitude des résultats de la simulation quantique.

"Notre travail fournit un outil puissant pour la vérification des expériences quantiques", explique Zhi-Cheng Yang, co-auteur de l'étude. "En utilisant plusieurs simulateurs quantiques et en comparant leurs résultats, nous pouvons atteindre un niveau de confiance plus élevé dans la validité de nos résultats, même lorsqu'il s'agit de circuits quantiques très complexes."

Les chercheurs ont utilisé des circuits quantiques supraconducteurs, une plate-forme leader pour le traitement de l'information quantique, pour démontrer leur technique. Ils ont effectué des simulations sur deux simulateurs quantiques différents et ont constaté une grande cohérence dans les résultats. Cela a renforcé la fiabilité de leurs résultats expérimentaux.

De plus, la technique est évolutive et peut être appliquée à des simulations quantiques plus étendues et à différentes plates-formes matérielles, telles que les ions piégés et les systèmes photoniques.

"La validation croisée des simulations quantiques constitue une étape essentielle vers l'avancement du domaine de l'informatique quantique", déclare Johannes Fink, co-auteur de l'étude. "Alors que nous continuons à explorer et à développer des technologies quantiques, il devient de plus en plus important de garantir l'exactitude et la fiabilité de nos expériences. Cette technique contribue de manière significative à cet effort."