Les prototypes d’ordinateurs quantiques fabriqués actuellement par des entreprises telles qu’IBM, Honeywell ou Google sont de véritables merveilles de l’ingénierie. Cependant, ils présentent des défauts qui limitent considérablement leur utilisation. Le principal d’entre eux est qu’ils commettent des erreurs, et ils ne sont pas encore capables de les corriger efficacement. Les scientifiques travaillent sur des systèmes avancés de correction d’erreurs, et s’ils réussissent, nous pourrions bientôt disposer d’ordinateurs quantiques universels capables de résoudre une large gamme de problèmes.
Les défis des cubits et la cohérence quantique
Le talon d’Achille des machines quantiques actuelles est la fragilité extrême de leurs cubits. Ces composants sont très sensibles aux perturbations de l’environnement. L’interaction avec leur environnement peut entraîner la perte ou l’altération de l’information quantique, rendant impossible la restitution d’un résultat correct. Ce phénomène, connu sous le nom de decohérence quantique, risque de dégrader les états quantiques nécessaires pour les opérations sur les cubits.
Les efforts de recherche pour améliorer la robustesse des cubits
Actuellement, les chercheurs s’efforcent de concevoir des stratégies efficaces pour isoler les cubits de leur environnement. Des initiatives sont également prises pour développer des cubits moins fragiles, et donc moins sensibles au bruit. C’est précisément le projet de plusieurs scientifiques de l’Université Technologique de Chalmers, en Suède, qui ont élaboré un système quantique novateur visant à protéger l’information quantique et à minimiser l’influence de l’environnement. Leur objectif est de préparer le terrain pour des ordinateurs quantiques universels ou à grande échelle.
Des ordinateurs quantiques plus robustes et d’une qualité supérieure
Les experts du domaine estiment que les ordinateurs quantiques capables de corriger leurs propres erreurs pourraient être utilisés pour concevoir des matériaux exotiques, développer de nouveaux médicaments ou résoudre des problèmes d’optimisation industrielle, entre autres. Ces applications pourraient devenir possibles grâce aux cubits intégrés avec de grands super-atoms proposés par l’équipe de l’Université Technologique de Chalmers, dirigée par le professeur de physique quantique appliquée, Anton Frisk Kockum.
Les super-atoms géants explorent des concepts bien connus dans la physique quantique : les atomes géants et les super-atoms.
Les super-atoms géants tentent d’explorer deux idées déjà bien établies par les physiciens quantiques : les atomes géants et les super-atoms. Contrairement aux atomes isolés, un atome géant dans ce contexte est un cubit artificiel conçu pour interagir avec son environnement par le biais d’ondes lumineuses ou sonores à de multiples points physiquement séparés. Cette particularité leur permet de protéger les états quantiques plus efficacement que les systèmes conventionnels, de réduire la decohérence et de mémoriser les interactions passées.
Combinaison d’atomes géants et de super-atoms
Cependant, l’utilisation d’atomes géants dans le domaine des ordinateurs quantiques présente des limitations importantes lorsqu’il s’agit de les entrelacer. L’entrelacement est essentiel en informatique quantique, car il permet à plusieurs cuits de partager un même état quantique et d’agir comme un système coordonné. Pour surmonter cette limitation, les chercheurs de Chalmers ont combiné les atomes géants et les super-atoms. Un super-atome est constitué de plusieurs atomes naturels partageant le même état quantique et se comportant collectivement comme un seul atome plus grand.
Lei Du, l’un des chercheurs de Chalmers, explique ce qu’est un super-atome géant : “Nous pouvons le voir comme plusieurs atomes géants travaillant ensemble comme une entité unique, ce qui leur permet d’exhiber une interaction non locale entre la lumière et la matière. Cela permet à l’information quantique de plusieurs cuits d’être stockée et contrôlée comme une unité sans nécessiter de circuits de plus en plus complexes.” Bien que pour l’instant, les super-atoms géants restent une proposition théorique, le professeur Anton Frisk Kockum et son équipe cherchent à construire un système quantique utilisant cette technologie. Si cela réussit, ils pourraient découvrir un nouveau type de cubit beaucoup plus robuste, idéal pour le développement d’ordinateurs quantiques universels.
Image | Générée par Xataka avec Gemini
Pour en savoir plus | ScienceDaily
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