Les scientifiques du Royaume-Uni ont connecté avec succès deux processeurs quantiquesouvrant la voie à un Internet quantique et, potentiellement, des supercalculateurs quantiques.
Augmenter le nombre de bits quantiques (autrement connu sous le nom de qubits) dans un ordinateur quantique s’est révélé difficile, car les ordinateurs quantiques sont « bruyants » – ils sont sensibles à toute interférence de la chaleur, du mouvement ou de l’électromagnétisme et échouent beaucoup plus souvent que les bits dans l’informatique classique.
Plus il y a de qubits dans un ordinateur quantique, plus le système devient complexe et plus le risque de décohérence est grand – la perte d’informations quantiques – et les ressources nécessaires pour éviter les erreurs. C’est pourquoi les scientifiques se concentrent sur la construction de qubits plus fiables avant d’étendre les systèmes jusqu’à des millions de qubits nécessaires pour un véritable ordinateur quantique utile.
Dans une étude publié 5 février Dans la revue Nature, les scientifiques ont proposé de contourner ce problème d’évolutivité en connectant des processeurs quantiques séparés en utilisant le câblage à fibre optique existant, augmentant ainsi le nombre de qubits disponibles.
Il s’agit d’une étape importante dans la démonstration de la faisabilité de l’informatique quantique distribuée (DQC), par laquelle les processeurs quantiques sont connectés ensemble pour effectuer des calculs. DQC permettrait à plusieurs processeurs quantiques de travailler ensemble pour résoudre des problèmes de plus en plus complexes en bien moins de temps qu’il ne faudrait des superordinateurs classiques.
Les scientifiques ont décrit comment ils ont connecté deux processeurs quantiques – appelés Alice et Bob (à ne pas confondre avec la société informatique quantique Alice & Bob) en utilisant une interface de réseau photonique (fibres optiques). L’envoi d’algorithmes quantiques à travers l’interface de réseau photonique a permis aux deux processeurs quantiques de partager des ressources et de fonctionner comme une seule entité.
L’informatique distribuée du futur
En connectant les deux processeurs comme celui-ci, les scientifiques pourraient également transmettre des photons, ainsi que des informations quantiques et, pour la première fois, un algorithme quantique. Ces algorithmes sont les fonctions de calcul qui permettent aux ordinateurs quantiques de résoudre des problèmes. Ceux-ci ont été partagés en exploitant le phénomène de l’enchevêtrement quantique entre les photons.
Les processeurs quantiques pourraient également fonctionner ensemble sur le problème de test en utilisant l’algorithme de recherche Grover – un algorithme quantique conçu pour trouver une «aiguille dans une botte de foin»; Recherche d’une certaine information dans un grand pool de données non triées.
Cette percée est la clé pour rédiger le problème d’évolutivité dans l’informatique quantique. Au lieu d’une seule machine contenant des millions de qubits, qui seraient massives et lourdes, la nouvelle technique permet des calculs distribués sur de nombreux processeurs plus petits. En utilisant de petits modules de qubits ion piégés liés par des câbles optiques, il permet à des qubits de QPU séparés.
Un avantage supplémentaire de la connexion des processeurs dans un système DQC est la facilité de maintenance, car les modules peuvent être mis à niveau ou remplacés sans perturber le reste du système.
Comme il n’y avait qu’un espace de 6,6 pieds (2 mètres) entre les deux unités de traitement quantique (QPUS), les futurs essais de cette technologie devraient étendre la distance de fonctionnement pour garantir que la connexion reste stable sur des distances beaucoup plus longues. Les répéteurs quantiques, qui augmentent la plage sur lesquels les informations quantiques peuvent être transmises, peuvent également être incorporées dans les futurs systèmes.
L’ajout de processeurs quantum fournirait une preuve supplémentaire que DQC serait une solution viable pour construire des supercalculateurs quantiques. De la même manière que les superordinateurs d’aujourd’hui sont des centaines de processeurs classiques connectés, il est théoriquement possible de créer un supercalculateur quantique en reliant les processeurs quantiques sur de vastes distances.
Pour preuve de concept, l’expérience a prouvé que le DQC est viable. Il crée également les fondements d’un Internet quantique sécurisé, qui pourrait permettre une méthode plus sécurisée de transmission d’informations, car les processeurs quantiques à différents endroits pourraient être utilisés pour créer un réseau de communication sécurisé.
Dans un communiqué, David Lucasle chercheur principal de l’équipe de recherche et scientifique principal pour le centre de calcul et de simulation quantique britannique, a déclaré que « l’expérience de l’équipe démontre que le traitement de l’information quantique distribué par le réseau est possible avec la technologie actuelle ».
Cependant, Lucas a admis qu’il y avait beaucoup de travail à faire avant que des ordinateurs quantiques soient disponibles pour des applications pratiques.
« La mise à l’échelle des ordinateurs quantiques reste un formidable défi technique qui nécessitera probablement de nouvelles informations physiques ainsi que des efforts d’ingénierie intensive au cours des prochaines années », a-t-il déclaré.
