Nouvelle avancée majeure dans l’informatique quantique : 99,9 % de fiabilité atteinte

Une équipe de chercheurs japonais du RIKEN Center for Quantum Computing, en collaboration avec Toshiba, a récemment annoncé une percée majeure dans le domaine de l'informatique quantique. Ils ont réussi à développer un portail quantique basé sur un couplage double-transmon (DTC) qui affiche une fidélité impressionnante de 99,9 %, permettant d'effectuer des calculs plus fiables et plus précis.

La technologie DTC, une avancée expérimentale

En premier lieu, il est à savoir que les portails quantiques jouent un rôle central dans le fonctionnement des ordinateurs quantiques, à l'image des portes logiques dans l'informatique classique. Ils permettent de manipuler l'état des qubits pour exécuter des calculs complexes. Leur fidélité est un indicateur clé de leur précision : elle mesure la correspondance du résultat réel à l'idéal attendu.

D'ailleurs, les chercheurs insistent en déclarant que cette « fidélité moyenne des portails dépassant 99,9 % permettrait non seulement un calcul quantique tolérant aux fautes avec correction d’erreurs, mais aussi une atténuation efficace des erreurs dans les dispositifs quantiques actuels ».

De son côté, le couplage double-transmon (DTC), qui n'était jusqu’ici qu'une idée théorique, se concrétise désormais. Ce composant agit comme un connecteur réglable qui améliore l'interaction entre qubits en minimisant les erreurs. Ce dispositif est constitué de deux qubits à fréquence fixe, reliés par une jonction Josephson, un élément clé permettant de maintenir les états quantiques sans perte d'énergie.

Les tests ont montré des performances exceptionnelles : 99,9 % de fidélité pour les portails à deux qubits et jusqu’à 99,98 % avec un seul. « Nous rapportons la première réalisation expérimentale du DTC », ont précisé les auteurs de l'étude publiée dans Physical Review X. Ils ajoutent que le DTC pourrait devenir un « composant compétitif et polyvalent pour diverses architectures quantiques ».

Résolution des erreurs majeures en informatique quantique

L'un des atouts majeurs de cette technologie est sa capacité à gérer deux types d'erreurs fréquentes en informatique quantique :

1. Les erreurs de fuite, lorsque les qubits changent d'état de manière incontrôlée.
2. La décohérence, qui survient lorsque les qubits perdent leurs propriétés essentielles (comme l'intrication ou la superposition) sous l’influence de l’environnement.

De manière innovante, le portail DTC parvient à maintenir une fidélité élevée même avec des qubits « désaccordés », c’est-à-dire configurés à des fréquences différentes pour éviter les interférences. Selon Yasunobu Nakamura, directeur du RIKEN Center for Quantum Computing et co-auteur de l’étude, « la capacité de cet appareil à fonctionner efficacement avec des qubits hautement désaccordés en fait un élément de base polyvalent pour différentes architectures d’informatique quantique ».

D'autre part, cette technologie est particulièrement prometteuse pour les dispositifs dits NISQ (noisy intermediate-scale quantum), des ordinateurs quantiques actuels limités par leur faible nombre de qubits et leur exposition au bruit et aux erreurs. En apportant une fiabilité accrue, le portail DTC pourrait jouer un rôle crucial dans le développement d’applications pratiques, tout en préparant le terrain pour des systèmes tolérants aux fautes.

En conclusion, en s’attaquant aux principales limitations des ordinateurs quantiques, cette innovation pourrait accélérer l'avènement de machines plus performantes et plus fiables. Avec des applications potentielles, allant de la cryptographie à la modélisation moléculaire, ce développement marque un tournant majeur dans le domaine. Les chercheurs se montrent optimistes quant à son impact à long terme. « Ce portail pourra être utilisé aussi bien pour des applications actuelles que futures, stimulant le développement d'appareils quantiques précis et fiables », indiquent-ils.