Un programme de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) des États-Unis affirme avoir réalisé une avancée majeure dans le domaine de l’informatique quantique. Le projet Optimisation des dispositifs quantiques intermédiaires bruyants (ONISQ) a créé le premier circuit quantique au monde avec des bits quantiques logiques (qubits).
L’informatique quantique repose sur des concepts apparemment magiques ou fous et a le potentiel de révolutionner notre compréhension des ordinateurs. En utilisant des effets quantiques et des connaissances mathématiques relativement complexes, l’informatique quantique peut augmenter la vitesse de traitement de l’information de plusieurs ordres de grandeur par rapport à l’informatique classique et promouvoir le développement de l’intelligence artificielle, de la biochimie, de la cryptographie et d’autres domaines.
Tout cela est très impressionnant, mais il s’est heurté à des difficultés en cours de route, car il s’est avéré assez difficile de faire passer l’informatique quantique au-delà du stade expérimental. Cela s'explique en partie par le fait que l'informatique quantique a un taux d'erreur très élevé, ce qui n'est pas surprenant car les principes de l'informatique quantique sont basés sur le fait que contrairement au binaire un et zéro de l'informatique classique, quelque chose peut être un un, un zéro ou les deux à la fois.
L'astuce consiste à trouver un moyen de rendre plus pratiques ces processeurs sujets aux erreurs ou « bruyants » en les combinant avec des systèmes classiques. Dans le cas de la DARPA, cela implique de se concentrer sur la résolution des problèmes d'optimisation liés à la défense et à l'industrie en développant des qubits logiques, une abstraction de niveau supérieur qui agit comme un algorithme quantique et est basée sur les qubits de Rydberg, qui sont des composants physiques qui agissent comme des systèmes quantiques à deux états.
"Les qubits de Rydberg ont l'avantage d'avoir des propriétés uniformes, ce qui signifie que chaque qubit se comporte de manière indiscernable du suivant", a déclaré le Dr Mukund Vengalattore, responsable du programme ONISQ au Bureau des sciences de la défense de la DARPA. "Ce n'est pas le cas avec d'autres plateformes, comme les qubits supraconducteurs, où chaque qubit est unique et donc non interchangeable."
"L'homogénéité des qubits de Rydberg leur permet d'être rapidement mis à l'échelle, mais également d'être facilement manipulés et déplacés par des lasers sur des circuits quantiques. Cela surmonte l'approche actuelle sujette aux erreurs consistant à effectuer des opérations sur les qubits en les connectant séquentiellement, propageant ainsi les erreurs dans toute la puce. Il est désormais possible d'imaginer une reconfiguration dynamique des qubits sur des puces quantiques qui ne se limite plus à l'exécution séquentielle d'un circuit quantique. Nous pouvons désormais utiliser des pinces laser pour apporter un ensemble complet. collection de qubits (tous les qubits) d'un endroit du circuit à un autre sur le circuit, exécutez une opération, puis remettez-les à leur emplacement d'origine. "Les qubits logiques de Redburg dynamiquement reconfigurables et mobiles ouvrent des concepts et des paradigmes entièrement nouveaux pour la conception et la construction de processeurs informatiques quantiques évolutifs."
Actuellement, la DARPA a connecté 48 qubits logiques, mais il en faudra bien davantage pour atteindre le niveau de complexité requis par les ordinateurs quantiques pratiques. Cependant, cela serait bien inférieur aux millions de qubits initialement imaginés pour un ordinateur quantique tolérant aux pannes.
"Si quelqu'un avait prédit il y a trois ans au début du programme ONISQ que l'atome neutre de Rydberg (un atome excité avec un ou plusieurs électrons avec un nombre quantique principal très élevé) pourrait servir de qubit logique, personne ne l'aurait cru", a déclaré le Dr Guido Zuccarello, conseiller technique de la DARPA.
C'est une manière pour la DARPA de parier sur le potentiel de ces qubits moins étudiés et des circuits ioniques et supraconducteurs plus étudiés. En tant que programme exploratoire, l'ONISQ donne aux chercheurs la possibilité d'explorer de nouvelles applications uniques au-delà d'une approche d'optimisation. Par conséquent, l’équipe dirigée par Harvard a pu exploiter davantage le potentiel de ces qubits de Redburg et les convertir en qubits logiques, ce qui constitue une découverte très importante.