Progrès en informatique quantique : Températures plus élevées et meilleure correction d’erreurs

Au cours des dernières années, la computación cuántica a connu un développement rapide, avec des entreprises telles qu’Amazon, IBM et des fabricants traditionnels de silicium travaillant ardemment pour réaliser une correction d’erreurs efficace. Il existe un consensus fort sur le fait que, pour aborder les problèmes les plus utiles avec un ordinateur quantique, celui-ci doit être capable de corriger les erreurs. Cependant, il n’y a pas de consensus sur la technologie qui nous permettra de l’atteindre.

Récemment, trois articles qui abordent différents aspects de la technologie de calcul quantique ont été publiés. Une équipe internationale comprenant la startup Diraq a démontré qu’un processeur à points quantiques en silicium peut bien fonctionner à la température relativement chaude de 1 Kelvin, comparée aux millikelvins habituels auxquels ces processeurs opèrent normalement. Cela suggère que les puces peuvent tolérer des températures de fonctionnement raisonnables, ce qui signifie que l’on peut utiliser des circuits de contrôle sur la puce sans causer de problèmes.

D’autre part, des chercheurs d’IBM ont décrit un nouveau modèle de correction d’erreurs pour l’utilisation avec des qubits supraconducteurs, appelés transmons. Utilisant un schéma appelé « codes de vérification de parité à faible densité » (LDPC), les simulations montrent qu’ils sont capables de gérer une douzaine de qubits logiques en utilisant seulement 288 qubits physiques, beaucoup moins que ce qu’un code de surface utile nécessiterait. Toutefois, pour mettre en œuvre ces idées dans du matériel, IBM devra approximativement doubler le nombre d’interconnexions qubit-à-qubit de ses configurations existantes et construire des puces avec des connexions de plus grande portée.

Amazon développe également ses propres efforts pour développer des ordinateurs quantiques basés sur des transmons, mais les utilise de manière différente pour tenter de réduire les taux d’erreur. Dans un article publié la semaine dernière, une équipe de chercheurs d’Amazon et d’universitaires décrivent la correction d’erreurs avec ce qu’ils appellent un transmon à double voie. Le résultat est un qubit où le taux d’erreur inhérent est bien inférieur à ce qui est nécessaire pour que les schémas de correction d’erreurs fonctionnent. Cependant, la vérification des erreurs est relativement lente par rapport à d’autres opérations, ce qui peut ralentir les calculs.

Bien que certains de ces progrès puissent être importants entre eux, ils ne sont pas tous compatibles, puisque les transmons et les points quantiques sont des systèmes physiques entièrement différents. Néanmoins, ces travaux montrent que, même si l’on est fondamentalement sceptique sur les perspectives du calcul quantique, un travail intéressant est en train d’être réalisé pour tenter de fournir les composants nécessaires pour que les choses fonctionnent.

Il n’est pas encore clair combien de tout cela sera intégré aux futurs efforts de calcul quantique, mais cela démontre que les personnes qui tentent de faire avancer le domaine ne sont pas à court d’idées. Dans les années à venir, il est probable que nous n’aurons pas une image plus claire de ce qui est susceptible de fonctionner, mais il y aura beaucoup de travail de recherche et de développement intéressant entre maintenant et alors, certains pouvant représenter des jalons clés dans le développement du calcul quantique.

Pour plus d’informations : ARSTechnica.
Nature, 2024. DOI : 10.1038/s41586-024-07160-2
Nature, 2024. DOI : 10.1038/s41586-024-07107-7
Physical Review X, 2024. DOI : 10.1103/PhysRevX.14.011051

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