Les ordinateurs quantiques capables d’effectuer un million d’opérations fiables pourraient ouvrir la voie à une nouvelle étape du calcul quantique. Ce régime de « mégaquop » – comme on l’appelle – n’est pas encore là. Mais les scientifiques viennent de faire un pas important dans ce sens.
Un ordinateur quantique construit par la société Quantinuum a des taux d'erreur si faibles qu'il pourrait effectuer un million d'opérations avec seulement environ cinq erreurs, rapportent les chercheurs dans un article publié le 19 octobre sur le site Web de la société et sur arXiv.org.
« Ces statistiques concordent avec le fait qu'il s'agit d'un bon élément de base pour cette machine mégaquop », déclare le physicien quantique David Hayes de Quantinuum, basé à Broomfield, Colorado. Cependant, pour atteindre ce régime, ces ordinateurs devront être mis à l'échelle.
L'ordinateur de Quantinuum, connu sous le nom d'Helios, est constitué d'atomes chargés électriquement, appelés ions, planant au-dessus d'une puce. Ces ions constituent les 98 bits quantiques, ou qubits, de l'ordinateur. Mais, comme tous les qubits, ces ions sont capricieux. Leurs états sont délicats et peuvent basculer involontairement et gâcher les calculs, comme un 0 passant aléatoirement à un 1.
Une technique appelée correction d’erreur quantique résout ce problème en combinant plusieurs qubits sujets aux erreurs en un seul, formant ainsi une unité suralimentée appelée qubit logique, moins sujette aux erreurs. (Pour ceux qui ont grandi à la télévision des années 1990, c'est un peu comme si Captain Planet était né des pouvoirs combinés du gang des Planeteers.)
Les qubits logiques sont de tailles différentes, intégrant un nombre donné de qubits physiques – les ions, dans ce cas. Chaque fois qu’un qubit logique est augmenté, passant par exemple de sept qubits physiques à 19, le taux d’erreur diminue d’un facteur appelé lambda. Une précédente démonstration de correction d'erreur par Google, rapportée dans Nature en 2024, avait un lambda d'environ 2, ce qui signifie que les erreurs étaient réduites de moitié à chaque fois que les qubits logiques étaient augmentés.
L'ordinateur de Quantinuum a un lambda d'environ 10. Les erreurs ont donc rapidement diminué lorsque les chercheurs ont créé des qubits logiques plus grands. Un qubit logique composé de 37 qubits physiques ne comportait que 5 erreurs sur un million d'opérations, ce qui était proche de ce qui serait nécessaire pour le régime mégaquop. Cependant, cette expérience ne concernait qu’un seul qubit logique. Atteindre le régime mégaquop pourrait impliquer environ 50 à 100 qubits logiques.
La grande valeur de lambda signifie que pour atteindre le taux d'erreur souhaité, il faut moins de qubits physiques, explique Ken Brown, ingénieur quantique à l'Université Duke et conseiller scientifique de la société Logiqal, qui n'a pas participé à la recherche. « Cela représente une économie énorme sur le nombre total de qubits dont vous auriez besoin. C'est donc ce qui est passionnant. »
