Les scientifiques affirment avoir résolu un problème vieux de dix ans qui pourrait rapprocher le concept de « disque dur quantique » de la réalité.
La solution consistait à développer un nouveau type de système de correction d’erreurs pour stabiliser qubits — les éléments constitutifs de informations quantiques — contre les interférences, en surmontant un obstacle majeur auquel se heurte le développement de pratiques ordinateurs quantiques.
Si elle est mise à l’échelle avec succès, la technique pourrait ouvrir la voie à des systèmes de mémoire quantique très efficaces, capables de stocker d’énormes volumes de données quantiques, affirment les chercheurs dans une nouvelle étude publiée le 4 novembre dans la revue Communications naturelles.
« Cette avancée est cruciale pour le développement d’ordinateurs quantiques évolutifs, car elle permet une construction plus compacte de systèmes de mémoire quantique », ont déclaré les chercheurs dans une déclaration. « En réduisant la surcharge physique des qubits, les résultats ouvrent la voie à la création d’un » disque dur quantique « plus compact – un système de mémoire quantique efficace capable de stocker de grandes quantités d’informations quantiques de manière fiable. »
L’un des plus grands défis de l’informatique quantique réside dans la gestion des erreurs qui perturbent les calculs.
Les ordinateurs quantiques reposent sur des qubits, de minuscules unités d’informations quantiques semblables aux bits des ordinateurs classiques, qui sont incroyablement sensibles aux perturbations environnementales telles que les changements de température et les interférences électromagnétiques. Même de minuscules perturbations de l’état quantique délicat d’un qubit peuvent entraîner une perte de données et des erreurs dans les systèmes quantiques.
Pendant des années, les chercheurs ont travaillé sur les moyens de maintenir ces qubits et les données quantiques qu’ils contiennent stables. La correction des erreurs dans les systèmes quantiques est généralement obtenue en organisant les qubits dans une structure en treillis qui suit un « code » topologique. L’objectif est de gagner une « course aux armements » en utilisant le moins de qubits physiques possible pour gérer les erreurs dès qu’elles surviennent, expliquent les chercheurs.
Cependant, les méthodes actuelles de correction d’erreurs 3D ne peuvent gérer les erreurs que sur une seule ligne de qubits, ce qui limite le nombre d’erreurs qu’elles peuvent gérer à mesure que le système se développe. Les chercheurs ont surmonté ce problème en développant une architecture de correction d’erreurs qui utilise un réseau 3D de qubits organisé par un code topologique permettant de corriger les erreurs sur des surfaces bidimensionnelles au sein de la structure 3D, plutôt que dans une seule dimension.
Cette structure peut gérer davantage d’erreurs à mesure que le système se développe en les corrigeant sur des surfaces bidimensionnelles plus larges au sein du réseau 3D, lui permettant ainsi d’évoluer plus efficacement, ont déclaré les chercheurs.
« Il reste d’importants obstacles à surmonter dans le développement d’un ordinateur quantique universel. L’un des plus importants est que nous devons utiliser la plupart des qubits – des commutateurs quantiques au cœur des machines – pour supprimer les erreurs qui surviennent lors de la mise au point d’un ordinateur quantique universel. cours dans le domaine de la technologie », auteur principal Dominique Williamsonchercheur au Nano Institute et à l’École de physique de l’Université de Sydney, a déclaré dans le communiqué.
« L’architecture quantique que nous proposons nécessitera moins de qubits pour supprimer davantage d’erreurs, libérant ainsi davantage de ressources pour un traitement quantique utile. »
Professeur Stephen Bartlettthéoricien quantique et directeur du Nano Institute de l’Université de Sydney, a ajouté dans le communiqué : « Cette avancée pourrait contribuer à transformer la façon dont les ordinateurs quantiques sont construits et exploités, les rendant plus accessibles et pratiques pour un large éventail d’applications, de la cryptographie aux applications complexes. simulations de systèmes quantiques à N corps.
