Des chercheurs viennent de battre un record d’informatique quantique avec 10 Qubits enchevêtrés

La pleine puissance de l’informatique quantique reste hors de portée pour l’instant, mais nous nous en rapprochons : des physiciens viennent d’empiler 10 qubits sur un circuit supraconducteur, marquant ainsi un nouveau record dans la marche vers l’informatique de nouvelle génération.

Tout en étant supraconducteur. Des progrès comme celui-ci sont nécessaires pour rendre les ordinateurs quantiques plus robustes, ce qui les ouvre à des applications plus puissantes.

Les chercheurs chinois ont réalisé cet exploit en forgeant des qubits à partir de minuscules morceaux d’aluminium, placés sur un substrat de saphir, et reliés les uns aux autres autour d’un résonateur central en forme de bus. Le précédent record pour un système de ce type était un système contenant neuf qubits.

“Nos résultats démontrent la plus grande intrication créée à ce jour dans des architectures à l’état solide et ouvrent la voie au calcul quantique à grande échelle”, écrivent les chercheurs dans leur article.

Les qubits sont les éléments constitutifs de l’informatique quantique, capables de se superposer, c’est-à-dire de se trouver dans deux états en même temps, contrairement aux bits informatiques actuels, qui sont soit un 1, soit un 0 à tout moment.

L’un des problèmes abordés dans cette étude est la décohérence, c’est-à-dire le fait que l’environnement de calcul quantique s’effondre essentiellement pour redevenir un environnement de calcul classique.

Cela peut créer des erreurs qui rendent les ordinateurs quantiques moins fiables. Une façon de rendre le processus plus robuste est d’enchevêtrer les qubits.

On parle d’enchevêtrement lorsque les états quantiques ne peuvent être décrits indépendamment les uns des autres, mais uniquement en relation avec les autres, ce qui rend le système plus solide.

Seul problème : les qubits enchevêtrés sont également sujets à la décohérence dont nous avons parlé précédemment.

Pour éviter que cela ne se produise, les circuits supraconducteurs ont été refroidis à des températures incroyablement basses afin que les qubits restent cohérents plus longtemps. Dans ce cas, le bus central a pu créer une intrication entre deux qubits, entre plusieurs paires ou entre les dix qubits de la carte en une seule interaction. Le tout sans s’effondrer.

Le bus s’acquitte de la tâche très délicate de faire osciller les qubits sélectionnés à la même fréquence afin qu’ils puissent interagir, et de permettre que cela se produise de manière à ce que les qubits puissent transférer de l’énergie sans en consommer eux-mêmes.

L’équipe a utilisé une technique de mesure appelée tomographie quantique pour prouver qu’elle avait effectivement enchevêtré ses qubits, mais nous sommes encore loin de pouvoir intégrer cette technique dans un ordinateur. La prochaine étape consistera à prouver qu’il est possible de passer à une échelle supérieure.

Pour créer un ordinateur quantique capable d’exécuter pratiquement toutes les tâches qu’on lui confie, comme le fait un ordinateur classique, il faudrait des centaines, voire des millions de qubits.

Cela serait suffisant pour simuler le comportement de petites molécules et d’autres systèmes quantiques.

Des qubits multiples intriqués sur un certain nombre de processeurs permettront de tirer le meilleur parti du système.

John Martinis, de l’université de Californie à Santa Barbara, l’un des scientifiques responsables du circuit de neuf qubits qui n’est plus le détenteur du record, a qualifié l’expérience de “bien faite”.

Selon M. Martinis, la rapidité de l’enchevêtrement et du fonctionnement en un seul qubit obtenus par les chercheurs est particulièrement remarquable, mais le test crucial consiste à essayer d’étendre le système sans qu’il ne s’écroule comme un château de cartes.

“Le plus difficile est de passer à l’échelle supérieure avec une bonne fidélité de la porte”, explique M. Martinis.

Les travaux de recherche ont été publiés dans Physical Review Letters.