L’informatique quantique a fait un bond en avant significatif avec la nouvelle plate-forme de Harvard, capable de reconfiguration dynamique et démontrant de faibles taux d’erreur dans les portes intriquantes à deux qubits. Cette avancée, soulignée dans un récent article de Nature, marque une avancée majeure dans la résolution du défi de la correction des erreurs quantiques, plaçant la technologie de Harvard aux côtés d’autres méthodes informatiques quantiques de pointe. Ce travail, une collaboration avec le MIT et d’autres, marque une étape cruciale vers une informatique quantique évolutive et corrigée des erreurs. Crédit : Issues.fr.com
La méthode développée par l’équipe de Harvard pour réduire les erreurs s’attaque à un obstacle important à la mise à l’échelle de la technologie.
La technologie informatique quantique, avec son potentiel de vitesse et d’efficacité sans précédent, dépasse largement les capacités des supercalculateurs les plus avancés actuellement disponibles. Cependant, cette technologie innovante n’a pas été largement déployée ni commercialisée, principalement en raison de ses limites inhérentes à la correction des erreurs. Les ordinateurs quantiques, contrairement aux ordinateurs classiques, ne peuvent pas corriger les erreurs en copiant encore et encore les données codées. Les scientifiques ont dû trouver une autre solution.
Maintenant, un nouvel article dans Nature illustre un Harvard l’informatique quantique le potentiel de la plateforme pour résoudre le problème de longue date connu sous le nom de correction d’erreurs quantiques.
L’expert en optique quantique Mikhail Lukin, professeur de physique à l’Université Joshua et Beth Friedman et codirecteur de la Harvard Quantum Initiative, dirige l’équipe de Harvard. Les travaux rapportés dans Nature sont le fruit d’une collaboration entre Harvard, MITet QuEra Computing, basé à Boston. Le groupe de Markus Greiner, professeur de physique George Vasmer Leverett, était également impliqué.
La plateforme unique de Harvard
Fruit d’un effort déployé au cours des dernières années, la plate-forme Harvard est construite sur un ensemble d’atomes de rubidium très froids piégés au laser. Chaque atome agit comme un bit – ou un « qubit » comme on l’appelle dans le monde quantique – qui peut effectuer des calculs extrêmement rapides.
La principale innovation de l’équipe consiste à configurer son «réseau d’atomes neutres» pour pouvoir modifier dynamiquement sa disposition en déplaçant et en connectant les atomes – c’est ce qu’on appelle «l’enchevêtrement» dans le langage de la physique – à mi-calcul. Les opérations qui enchevêtrent des paires d’atomes, appelées portes logiques à deux qubits, sont des unités de puissance de calcul.
L’exécution d’un algorithme complexe sur un ordinateur quantique nécessite de nombreuses portes. Cependant, ces opérations de porte sont notoirement sujettes aux erreurs, et une accumulation d’erreurs rend l’algorithme inutile.
Dans le nouvel article, l’équipe rapporte des performances quasi parfaites de ses portes intriquantes à deux qubits avec des taux d’erreur extrêmement faibles. Pour la première fois, ils ont démontré leur capacité à intriguer des atomes avec des taux d’erreur inférieurs à 0,5 pour cent. En termes de qualité de fonctionnement, cela place les performances de leur technologie à égalité avec celles d’autres principaux types de plates-formes informatiques quantiques, comme les qubits supraconducteurs et les qubits à ions piégés.
Avantages et potentiel futur
Cependant, l’approche de Harvard présente des avantages majeurs par rapport à ses concurrents en raison de la grande taille de ses systèmes, de son contrôle efficace des qubits et de sa capacité à reconfigurer dynamiquement la disposition des atomes.
« Nous avons établi que cette plate-forme présente des erreurs physiques suffisamment faibles pour que vous puissiez réellement imaginer des dispositifs à grande échelle et corrigés des erreurs, basés sur des atomes neutres », a déclaré le premier auteur Simon Evered, étudiant à la Harvard Griffin Graduate School of Arts and Sciences à Lukin. groupe. « Nos taux d’erreur sont désormais suffisamment faibles pour que si nous devions regrouper les atomes en qubits logiques – où les informations sont stockées de manière non locale parmi les atomes constituants – ces qubits logiques corrigés des erreurs quantiques pourraient avoir des erreurs encore plus faibles que les atomes individuels. »
Les avancées de l’équipe de Harvard sont rapportées dans le même numéro de Nature que d’autres innovations dirigées par Jeff Thompson, ancien étudiant diplômé de Harvard, aujourd’hui à université de Princeton, et Manuel Endres, ancien boursier postdoctoral de Harvard, maintenant au California Institute of Technology. Prises ensemble, ces avancées jettent les bases des algorithmes quantiques à correction d’erreurs et de l’informatique quantique à grande échelle. Tout cela signifie que l’informatique quantique sur des réseaux d’atomes neutres montre toute l’étendue de ses promesses.
« Ces contributions ouvrent la porte à des opportunités très spéciales dans le domaine de l’informatique quantique évolutive et à une période vraiment passionnante pour l’ensemble de ce domaine », a déclaré Lukin.
La recherche a été soutenue par le Quantum Systems Accelerator Center du Département américain de l’Énergie ; le Centre des atomes ultrafroids ; la Fondation nationale de la science ; l’Initiative de recherche universitaire multidisciplinaire du Bureau de recherche de l’Armée ; et le DARPA Optimisation avec le programme Noisy Intermediate-Scale Quantum Devices.
