Les ordinateurs quantiques, appareils qui peuvent effectuer des calculs reposant sur les principes de la mécanique quantique, devraient surpasser les ordinateurs classiques sur certains types de tâches d'optimisation et de traitement. Alors que les physiciens et les ingénieurs ont introduit divers systèmes informatiques quantiques au cours des dernières décennies, la mise à l'échelle de ces systèmes de manière fiable afin qu'ils puissent s'attaquer aux problèmes du monde réel tout en corrigeant les erreurs survenant pendant les calculs se sont révélés difficiles.
Des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign ont récemment introduit une nouvelle architecture quantique modulaire pour la mise à l'échelle de processeurs quantiques supraconducteurs d'une manière tolérante, évolutive et reconfigurable. La mise à l'échelle d'une manière tolérante aux pannes est nécessaire pour maintenir les effets quantiques et les conditions nécessaires pour effectuer des calculs quantiques à long terme.
Leur système proposé, décrit dans un article publié dans Nature électroniqueest composé de plusieurs modules (c'est-à-dire des dispositifs Qubit supraconducteurs) qui peuvent fonctionner indépendamment et être connectés à d'autres via une interconnexion à faible perte, formant un réseau quantique plus grand.
« Le point de départ de cette étude a été un aperçu actuel du domaine de l'informatique quantique supraconductrice que nous aurons besoin pour diviser les processeurs en plusieurs appareils indépendants – une approche que nous appelons« modular quantum Computing »,« Wolfgang Pfaff, auteur principal du journal, a déclaré à Issues.fr.
« Cela est devenu, au cours des dernières années, une croyance répandue, et même des entreprises comme IBM le poursuivent. Nous voulions savoir si nous pouvons réaliser une interconnexion adaptée à l'ingénierie pour cette approche. »
Essentiellement, Pfaff et ses collègues ont voulu concevoir une stratégie pour connecter les dispositifs quantiques tout en minimisant la dégradation du signal ou la dissipation d'énergie lorsque les informations quantiques sont transmises entre elles. De plus, ils voulaient pouvoir se connecter, déconnecter et reconfigurer facilement les appareils.
« Très simplement parlant, notre approche implique l'utilisation d'un câble coaxial supraconducteur de haute qualité appelé un résonateur de bus », a expliqué Pfaff. « Nous connectons un qubit capacivement à un câble via un connecteur personnalisé qui place le câble très proche (précision de sous-mm) au qubit. Cela nous permet alors d'effectuer efficacement les portes entre le qubit et le câble, puis plusieurs qubits s'ils sont connectés au même câble.
« La clé de ce que nous avons montré est la possibilité de combiner une connexion très faible entre le câble et le qubit avec une porte rapide et à haut rendement; cette porte est également un nouveau développement par nous, en exploitant un processus de conversion de fréquence rapide que notre style de qubits (Transom Qubits) nous permet de faire. »
La nouvelle approche des chercheurs pour créer des réseaux quantiques modulaires présente des avantages notables par rapport aux méthodes précédentes pour mettre à l'échelle les systèmes quantiques. Dans les tests initiaux, ils ont constaté que cela leur permettait de connecter robustement les dispositifs quantiques basés sur les supraconducteurs et de les déconnecter plus tard sans les endommager; Tout sans introduire une perte de signal significative dans les portes quantiques.
« En utilisant notre approche, je pense que nous avons la possibilité de construire des systèmes quantiques reconfigurables de bas en haut, avec, par exemple, l'option pour au fil du temps 'brancher' plus de modules de processeur à un réseau d'appareils quantiques », a ajouté PFAFF.
« Nous travaillons actuellement sur une conception dans laquelle nous voulons voir si nous pouvons augmenter le nombre d'éléments que nous connectons, ce qui rend nos réseaux plus grands. Nous explorons également comment nous pouvons mieux surmonter les pertes dans le système et rendre l'architecture compatible avec la correction d'erreur quantique. »
Écrit pour vous par notre auteur Ingrid Fadelli, édité par Lisa Lock, 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.
