Il y a un problème majeur dans l’informatique quantique dont personne ne parle, et nous venons de nous rapprocher de sa résolution

L’une des difficultés rencontrées pour développer les ordinateurs quantiques à leur plein potentiel – et il y en a pas mal – est de supprimer les interférences.

Avec une technologie aussi délicate, tout type de bruit environnemental ou d’imperfection affectant l’équilibre minutieux d’un ordinateur quantique pourrait perturber ses calculs.

Pour surmonter cet énorme problème, une équipe de chercheurs a mis au point une nouvelle méthode de compensation de l’informatique quantique – une façon de s’assurer que les changements des paramètres initiaux d’un calcul quantique n’ont pas d’effet substantiel sur les résultats finaux.

Cette méthode devrait permettre d’isoler les systèmes de calcul quantique à grande échelle de l’impact potentiellement perturbateur des forces extérieures, notamment les tensions des composants électriques ou les champs électromagnétiques externes, ce qui est crucial si l’on veut que les ordinateurs quantiques fonctionnent un jour en dehors des configurations spécialisées.

“La réalisation de cette technique pourrait avoir un impact profond sur la capacité à développer des ordinateurs quantiques à piège à ions commerciaux, au-delà de leur utilisation dans un laboratoire universitaire”, explique l’un des membres de l’équipe, Sebastian Weidt, de l’université du Sussex au Royaume-Uni.

L’informatique quantique repose sur des qubits ou bits quantiques. Alors que les bits de l’informatique classique peuvent être soit 1 soit 0, les qubits peuvent être maintenus en superposition, ce qui signifie qu’ils peuvent être 1 et 0 en même temps.

Cela signifie une explosion exponentielle de la puissance de traitement potentielle, si nous parvenons à réunir un nombre suffisant de qubits et à les gérer efficacement.

Pour que les qubits soient équilibrés et fonctionnent comme prévu, il faut un niveau incroyable de contrôle et de précision. C’est pourquoi les expériences actuelles n’utilisent qu’un nombre limité de qubits, ou ne peuvent être maintenues que pendant une courte période.

À mesure que le nombre de qubits augmente – ce qui est le but ultime de l’informatique quantique – il devient de plus en plus difficile de maintenir ce contrôle et cette précision, car les tensions, les températures et d’autres facteurs deviennent moins prévisibles.

C’est pourquoi les derniers résultats de l’équipe sont si passionnants, car ils constituent un pas de plus vers la résolution du problème du bruit et des interférences, et la réduction des taux d’erreur qu’ils provoquent.

“Grâce à cette avancée, nous avons franchi une nouvelle étape pratique vers la construction d’ordinateurs quantiques pouvant accueillir des millions de qubits”, déclare le chercheur principal Winfried Hensinger, de l’université du Sussex.

Winfried Hensinger et une configuration d’ordinateur quantique. (Université du Sussex)

Les chercheurs ont réussi à concevoir un nouveau type de porte Mølmer-Sørensen, grâce à laquelle des calculs quantiques peuvent être effectués. Après avoir élaboré un modèle théorique, ils ont procédé à une série d’expériences pratiques sur des atomes chargés individuellement, en utilisant des signaux complexes de radiofréquence et de micro-ondes.

Le modèle a tenu bon et l’équipe travaille maintenant sur un prototype d’ordinateur quantique qui met en pratique les nouvelles découvertes.

Alors que vous verrez déjà des références à des ordinateurs quantiques fonctionnels dans le monde d’aujourd’hui, y compris les machines de laboratoire utilisées par ces chercheurs, l’informatique quantique à grande échelle et pleinement réalisée est encore loin.

En fait, il n’est pas certain que nous soyons un jour en mesure de traduire nos théories et nos tests de laboratoire en ordinateurs quantiques réels et pratiques, même si les scientifiques y travaillent sans relâche. Les recherches publiées ici devraient aider la technologie à sortir du laboratoire et à se développer.

À terme, cela pourrait faire une énorme différence dans les domaines scientifiques où l’informatique quantique devrait être la plus utile : recherche médicale, développement de médicaments, modélisation météorologique, développement agricole, etc.

“De telles machines sont capables de résoudre certains problèmes que même le superordinateur le plus rapide pourrait mettre des milliards d’années à calculer et être d’une grande utilité pour l’humanité”, déclare Hensinger.

“Nous commençons seulement à comprendre l’énorme potentiel de ces machines”

Les recherches ont été publiées dans la revue Physical Review Letters.