Les erreurs constituent un problème majeur pour les ordinateurs quantiques, car elles perturbent les calculs et entravent le potentiel des machines à surpasser les ordinateurs traditionnels. La nouvelle puce quantique de Microsoft pourrait apporter de l'espoir – à ceux qui croient aux affirmations de l'entreprise.
Microsoft a dévoilé une version améliorée de sa puce quantique, conçue pour résister aux erreurs. Mais cette mise à niveau n'a pas convaincu les critiques acerbes des efforts antérieurs de l'entreprise.
L'année dernière, Microsoft a annoncé avoir développé un nouveau type de puce quantique qui protège les informations sur la base des principes de la topologie, le domaine des mathématiques traitant de la géométrie des structures comportant des trous. Cette affirmation a immédiatement suscité le scepticisme des scientifiques.
Dans la nouvelle puce, annoncée le 2 juin lors de la conférence Build de Microsoft à San Francisco, les chercheurs ont échangé certains des matériaux utilisés pour créer les bits quantiques, ou qubits, de la puce. L’équipe a notamment utilisé du plomb au lieu de l’aluminium comme supraconducteur, un matériau qui transmet l’électricité sans résistance à basse température.
Ces échanges ont amélioré une propriété appelée durée de vie de parité, un marqueur de la qualité d'un qubit topologique. Ces qubits sont construits à partir de minuscules fils supraconducteurs, et la parité indique s'il y a un nombre pair ou impair d'électrons dans le fil. La durée de vie indique combien de temps la parité est maintenue avant d'être gâchée par une gigue aléatoire ou des influences extérieures. Auparavant, la durée de vie de parité du qubit était mesurée en millisecondes ; maintenant, c'est environ 20 secondes, rapportent les chercheurs de Microsoft dans un article publié sur un site Web de Microsoft et sur arXiv.org. Le document est une prépublication et n’a donc pas encore été évalué par des pairs.
« Nous constatons une amélioration de plus de 1 000 fois de cette métrique critique du qubit sur la base de ce changement », a déclaré le physicien Microsoft Chetan Nayak lors d'une conférence de presse le 29 mai.
Mais l’informatique quantique topologique a un historique d’affirmations controversées, avec de multiples rétractations très médiatisées dans le domaine. La barre est donc haute pour convaincre les physiciens. Et selon certains, Microsoft ne l'aurait pas autorisé. « Rien dans cette prépublication ne résout les problèmes fondamentaux », déclare le physicien Henry Legg de l'Université de St Andrews en Écosse.
Le dispositif de Microsoft repose sur l'existence de groupes d'électrons qui se comportent collectivement comme une seule entité, créant une sorte de particule appelée Majorana. Les paires de Majoranas peuvent stocker des informations de manière résistante aux erreurs. Dans l’appareil, une Majorana se trouve à chaque extrémité d’un mince fil supraconducteur. Deux fils parallèles, connectés comme un H, forment ensemble un seul qubit à quatre Majoranas.
L’idée est qu’une paire de Majoranas peut stocker des informations d’une manière qui est, dans le langage quantique, « non locale ». Cela signifie que les informations sont partagées entre les deux extrémités du fil, une configuration qui protège les informations.
Certains scientifiques sont optimistes quant aux résultats de Microsoft. Les chercheurs ont démontré une nouvelle méthode qui sonde les propriétés non locales des Majoranas, explique le physicien Kartiek Agarwal du Laboratoire national d'Argonne à Lemont, dans l'Illinois. Selon Agarwal, cela conforte l'hypothèse selon laquelle il s'agit véritablement de Majoranas. « C'est un progrès fantastique. »
Mais des critiques tels que Legg doutent que Microsoft dispose d’un qubit topologique fonctionnel. La démonstration d'un qubit nécessite deux types de mesures, appelées mesures X et Z. Le nouvel article présente uniquement les mesures Z. (Microsoft a signalé les deux sur sa puce précédente, mais de nombreux experts n'ont pas été convaincus par les mesures X.) « Rien dans les données présentées ne prouve l'existence d'un qubit topologique ou de Majoranas dans ces appareils », explique Legg.