Les ordinateurs quantiques ont le potentiel de résoudre certains problèmes d'optimisation et de traitement des données qui ne peuvent pas être résolus par les ordinateurs classiques. Jusqu'à présent, bon nombre des plates-formes informatiques quantiques les plus prometteuses développées sont basées sur des qubits supraconducteurs, de minuscules circuits basés sur des matériaux supraconducteurs.
Malgré leurs bonnes performances, la plupart des processeurs quantiques supraconducteurs présentent toujours des limitations importantes qui empêchent leur augmentation et leur déploiement. Ceux-ci incluent l'encombrement de fréquence (c'est-à-dire une interférence entre plusieurs qubits avec des fréquences de résonance qui se chevauchent) et les difficultés associées au contrôle ou à la mesure de plusieurs qubits.
Pour surmonter ces limites, certains physiciens et ingénieurs ont exploré la possibilité de réaliser l'informatique quantique distribuée, ce qui implique la connexion entre plusieurs processeurs plus petits qui agissent comme un système plus grand. Cela nécessiterait l'établissement de portes dits enchevêtrées, des instructions qui agissent simultanément sur deux qubits ou plus et les relient via l'effet mécanique quantique connu sous le nom d'intrication.
Des chercheurs de la Beijing Academy of Quantum Information Sciences et de l'Académie chinoise des sciences ont récemment introduit une nouvelle approche pour créer des portes enchevêtrées à haute fidélité entre deux processeurs quantiques supraconducteurs. Dans un article récent, publié dans Lettres d'examen physiqueils ont signalé la réalisation de portes enchevêtrées à haute fidélité entre deux processeurs de 30 cm.
« Ce travail est originaire d'une question posée par le Dr Fei Yan (l'un des co-auteurs) l'année dernière », a déclaré Wen-Gang Zhang, co-auteur du journal, à Issues.fr. « Il a demandé: » Pouvons-nous réaliser une porte enchevêtrée de deux qubits entre deux puces quantiques distantes? «
« Comme indiqué dans l'article, les connexions à distance entre les puces quantiques ont été démontrées précédemment. Cependant, ces implémentations se sont invariablement relevées sur le transfert d'état quantique (QST), un processus intrinsèquement inadapté à l'informatique quantique basée sur les circuits. En d'autres termes, le QST ne peut pas permettre directement le calcul quantique universel. »
L'objectif principal de la récente étude de l'équipe était de surmonter les limites des approches basées sur le QST pour réaliser des portes enchevêtrées entre les puces quantiques distantes. Notamment, les chercheurs ont pu réaliser deux portes enchevêtrées à deux qubits largement utilisées, connues sous le nom de CNOT et CZ.
« Nous avons réalisé les portes enchevêtrées à deux qubits (enchet parfaite) en utilisant l'effet de résonance croisée », a expliqué Zhang. « L'effet est largement utilisé pour réaliser des portes enchevêtrées entre des qubits supraconducteurs qui sont à proximité sur la même puce. Dans ces œuvres, les qubits sont couplés par des condensateurs entre eux. Notre idée est que l'oscillateur harmonique linéaire peut également être utilisé pour associer deux QBITS, et un long câble micro-ondes peut être considéré comme une cavité micro-ligne. »
Dans le cadre de leur étude, les chercheurs ont exploré la possibilité d'utiliser un câble micro-ondes pour coupler les qubits distants. Par la suite, ils ont exploité un effet connu sous le nom de «effet transversal» pour réaliser leurs portes enchevêtrées souhaitées.
« Ce travail démontre la première porte directe à deux qubits entre différentes puces quantiques avec une telle fidélité », a déclaré Zhang. « Notamment, le protocole est remarquablement simple à mettre en œuvre, ne nécessitant aucun qubits ni lignes de contrôle supplémentaires. Nous pensons que ce sera un élément de construction crucial pour l'informatique quantique distribuée. »
Ces travaux récents de Zhang et de ses collègues pourraient bientôt ouvrir de nouvelles possibilités passionnantes pour la réalisation du traitement universel et distribué de l'information quantique. À l'avenir, les méthodes utilisées dans le cadre de cette étude pourraient également être utilisées pour associer des qubits dans la même puce quantique, permettant également également la mise en œuvre de codes de correction d'erreur LDPC quantiques (c'est-à-dire des codes conçus pour détecter et corriger les erreurs commises par des ordinateurs quantiques).
« Jusqu'à présent, nous avons réalisé une simple démonstration de la porte enchevêtrée à deux qubits entre deux puces distantes », a ajouté Zhang. « À l'avenir, nous prévoyons de fabriquer des puces plus grandes qui contiennent ~ 100 qubits et les enchevêtrer ensemble pour atteindre enfin l'objectif de calcul quantique distribué. De plus, le câble micro-ondes est lié à la puce. Nous voulons le faire plug-in et jouer pour que nous puissions remplacer l'une des puces sans enlever le système entier du réfrigérateur de dilution. »
Écrit pour vous par notre auteur Ingrid Fadelli, édité par Gaby Clark, et vérifié et examiné par Robert Egan – cet article est le résultat d'un travail humain minutieux. Nous comptons sur des lecteurs comme vous pour garder le journalisme scientifique indépendant en vie. Si ce rapport vous importe, veuillez considérer un don (surtout mensuel). Vous obtiendrez un sans publicité compte comme un remerciement.
