Des scientifiques de Atom Computing ont développé une méthode pour réutiliser des qubits de suivi d'erreurs dans des ordinateurs quantiques fabriqués à partir d'atomes froids, les recyclant jusqu'à 41 fois sans erreurs. Cette approche vise à rendre les calculs quantiques plus fiables et efficaces en réduisant le besoin de vastes nombres de qubits. La technique aborde un défi clé dans l'expansion de la technologie quantique.
Les ordinateurs quantiques utilisant des qubits d'atomes extrêmement froids se développent rapidement, mais les taux d'erreur entravent actuellement leur utilisation pratique. Pour surmonter cela, des chercheurs dirigés par Matt Norcia chez Atom Computing, une entreprise américaine, ont créé un système qui réutilise ou remplace les qubits ancilla, qui surveillent les erreurs pendant les calculs.
Dans leur configuration, les qubits sont des atomes d'ytterbium refroidis près du zéro absolu à l'aide de lasers et d'impulsions électromagnétiques. Ils sont manipulés avec des 'pinces optiques' en trois zones : une avec 128 pinces pour le calcul de données, une autre avec 80 pour la mesure d'erreurs et le remplacement de qubits défectueux, et une zone de stockage pour 75 qubits frais. Cela a permis à l'équipe de recycler les qubits ancilla 41 fois consécutivement.
“Tout calcul utile est susceptible d'être un calcul très long, donc vous devriez effectuer de nombreuses rondes de mesures. Idéalement, vous voulez pouvoir réutiliser les qubits sur plusieurs rondes afin de ne pas avoir à continuer à fournir plus de qubits au système,” a expliqué Norcia.
Les défis incluaient empêcher la lumière laser errante de perturber les qubits, nécessitant un contrôle précis du laser et l'ajustement des qubits de données pour éviter les interférences. Yuval Boger chez QuEra a souligné l'importance : “La réutilisation des ancilla est fondamentalement importante pour les progrès en informatique quantique.” Sans cela, même des calculs modestes exigeraient des millions ou des milliards de qubits, que le matériel actuel ne peut pas supporter.
Des techniques similaires apparaissent ailleurs : une équipe de Harvard et du MIT a maintenu un ordinateur quantique de 3000 atomes de rubidium pendant des heures, et la machine basée sur des ions Helios de Quantinuum réutilise également des qubits. Norcia a noté que la communauté des atomes neutres reconnaît le besoin de réinitialiser et recharger les atomes pendant les calculs.
Le travail est détaillé dans Physical Review X (DOI: 10.1103/v7ny-fg31).