Des scientifiques viennent de construire le circuit d’informatique quantique le plus prometteur jamais réalisé

Le voyage vers une informatique quantique pleinement réalisée n’a pas été facile et, malgré ce que dit Google, nous n’y sommes pas encore. Mais chaque petite pièce que nous retirons des ordinateurs actuels pour la convertir en un équivalent compatible avec l’informatique quantique nous rapproche.

Des chercheurs australiens viennent d’annoncer la construction de la toute première porte Fredkin quantique – un type de porte logique considéré comme la clé de l’informatique quantique – capable de fonctionner sur des qubits photoniques plutôt que sur des bits ordinaires.

Comme l’explique Mary-Ann Russon pour l’ International Business Times, la porte de Fredkin (également connue sous le nom de porte CSWAP) est un type de circuit réversible qui permute trois entrées sur trois sorties. “Ainsi, si le premier des trois bits est égal à 1, les deux derniers bits sont échangés de 0 à 1 ou de 1 à 0, mais si le premier bit est déjà égal à 0, les deux derniers bits ne sont pas échangés”, explique Mme Russon.

Ce processus, qui semble assez simple, est crucial pour pouvoir construire un véritable ordinateur quantique fonctionnel. Jusqu’à présent, les scientifiques se sont efforcés de construire une porte de Fredkin qui fonctionne avec des bits quantiques (qubits), et pas seulement avec des bits ordinaires.

Plutôt que d’utiliser des circuits électriques, l’informatique quantique utilise des qubits pour représenter les 0 et les 1. Ces particules de qubits – suspendues magnétiquement dans un environnement extrêmement froid – peuvent être dans l’état 0, 1 ou les deux en même temps, ce qui signifie que la puissance de calcul à notre disposition augmenterait de façon exponentielle.

Mais les choses peuvent devenir tellement compliquées lorsque l’on considère jusqu’où ce potentiel peut aller que les scientifiques se disputent déjà sur ce qui constitue un véritable ordinateur quantique

La société D-Wave Systems de Google vend déjà ce qu’elle appelle des ordinateurs quantiques, mais malgré certaines expériences prometteuses, tout le monde n’est pas convaincu qu’il s’agisse de véritables ordinateurs quantiques – ou du moins pas de ceux qui sont capables de produire la puissance de traitement maximale que l’informatique quantique est censée offrir.

Et cela nous ramène aux scientifiques australiens. Les chercheurs de l’université du Queensland et de l’université Griffith affirment qu’en simplifiant une opération logique quantique complexe au moyen d’une porte de Fredkin, ils ont éliminé l’un des principaux obstacles qui nous séparent de la véritable puissance de calcul quantique.

Habituellement, la porte de Fredkin nécessite l’intégration de cinq opérations logiques, mais les chercheurs ont pu utiliser l’intrication quantique des photons (particules de lumière) pour réaliser directement la même opération. Cela signifie que les ordinateurs quantiques à petite et moyenne échelle sont maintenant plus réalisables que jamais, et cela devrait également contribuer au développement de protocoles de communication quantique sécurisés.

“Comme pour la construction d’un mur gigantesque à l’aide de nombreuses petites briques, les grands circuits quantiques nécessitent de très nombreuses portes logiques pour fonctionner. Cependant, si l’on utilise des briques plus grandes, le même mur pourrait être construit avec beaucoup moins de briques”, a déclaré Raj Patel, du Centre de dynamique quantique de Griffith.

“Ce qui est passionnant dans notre système, c’est qu’il ne se limite pas à contrôler l’échange de qubits, mais qu’il peut être appliqué à toute une série d’opérations différentes, ce qui permet de contrôler efficacement des circuits plus importants”, ajoute Geoff Pryde, chercheur principal du projet. “Cela pourrait libérer des applications qui étaient jusqu’à présent hors de portée”

Les travaux de l’équipe ont été publiés dans la revue Science Advances.