Les ordinateurs quantiques, bien qu’ils progressent rapidement en taille et en potentiel, sont confrontés à un obstacle majeur : les erreurs. À mesure que ces machines deviennent plus puissantes, le taux d’erreurs menace de les rendre impraticables. Aujourd’hui, les chercheurs ont démontré une méthode permettant de recycler et de réutiliser les qubits, améliorant ainsi leur fiabilité et rendant les calculs complexes plus réalisables.
Le problème des erreurs dans l’informatique quantique
Les ordinateurs quantiques existants ont du mal à être précis. Ils sont trop sujets aux erreurs pour permettre des calculs utiles et réels qui surpassent les ordinateurs traditionnels. Bien que des systèmes de correction d’erreurs soient en cours de développement, un défi majeur demeure : créer suffisamment de qubits de haute qualité pour exécuter à la fois les calculs et suivre ces erreurs.
L’approche standard divise les qubits en deux groupes : ceux qui manipulent les données (les qubits de calcul) et ceux qui surveillent les erreurs (les qubits auxiliaires). Construire suffisamment de ces deux types est difficile. Une nouvelle stratégie vise à réduire le nombre de qubits auxiliaires nécessaires en les réutilisant à plusieurs reprises.
Méthode de recyclage d’Atom Computing
Des chercheurs d’Atom Computing ont montré que les qubits auxiliaires peuvent être recyclés jusqu’à 41 fois de suite. Ceci est crucial car les calculs complexes nécessitent de nombreux cycles de correction d’erreurs, ce qui signifie qu’un approvisionnement constant en qubits frais serait autrement nécessaire. L’équipe, dirigée par Matt Norcia, y est parvenue avec des atomes d’ytterbium refroidis jusqu’au zéro absolu à l’aide de lasers et d’impulsions électromagnétiques.
Ils ont organisé leur ordinateur quantique en trois zones :
- Zone de calcul : 128 qubits exécutent les calculs.
- Zone de suivi des erreurs : 80 qubits mesurent et remplacent les qubits erronés.
- Zone de stockage : 75 qubits sont conservés dans un état prêt à être réutilisés.
Cette configuration permet à l’équipe de réinitialiser les qubits auxiliaires ou de les remplacer par de nouveaux selon les besoins.
Défis et contrôle de précision
Le succès de cette méthode dépend d’une extrême précision. La lumière parasite des lasers peut perturber le fonctionnement des qubits. Les chercheurs ont donc développé un contrôle laser affiné et ajusté les états des qubits de données pour résister aux interférences indésirables. Ce niveau de contrôle est vital car sans lui, même des calculs modestes nécessiteraient des millions ou des milliards de qubits – une demande impossible pour le matériel actuel.
Des implications plus larges pour le progrès quantique
La possibilité de réutiliser des qubits ne se limite pas à Atom Computing. Yuval Boger de QuEra souligne que cette capacité est fondamentalement importante pour les progrès de l’informatique quantique. D’autres chercheurs, notamment ceux de Harvard et du MIT, ont utilisé des méthodes similaires avec des atomes de rubidium pour effectuer des calculs quantiques pendant des heures. Même les ordinateurs quantiques basés sur les ions, comme la machine Helios de Quantinuum, peuvent réutiliser les qubits.
« La réutilisation d’Ancilla n’est plus seulement une fonctionnalité souhaitable ; elle devient une nécessité pour faire évoluer l’informatique quantique », déclare Norcia.
Cette avancée représente une étape cruciale vers la construction d’ordinateurs quantiques pratiques et fiables, capables de résoudre des problèmes hors de portée des machines classiques.
