Les scientifiques ont atteint le taux d’erreur de calcul quantique le plus bas jamais enregistré – une étape importante pour résoudre les défis fondamentaux sur la voie de la pratique et de l’échelle utilitaire ordinateurs quantiques.
Dans la recherche publiée le 12 juin dans la revue APS Physical Review Lettersles scientifiques ont démontré un taux d’erreur quantique de 0,000015%, ce qui équivaut à une erreur pour 6,7 millions d’opérations.
Cette réalisation représente une amélioration de près d’un ordre de grandeur dans la fidélité et la vitesse sur l’enregistrement précédent d’environ une erreur pour chaque 1 million d’opérations – réalisé par la même équipe en 2014.
La prévalence des erreurs, ou «bruit», dans les opérations quantiques, peut rendre les sorties d’un ordinateur quantique inutile.
Ce bruit provient d’une variété de sources, y compris des imperfections dans les méthodes de contrôle (essentiellement, des problèmes avec l’architecture et les algorithmes de l’ordinateur) et les lois de la physique. C’est pourquoi des efforts considérables ont été consacrés Correction d’erreur quantique.
« En réduisant considérablement les risques d’erreur, ce travail réduit considérablement l’infrastructure requise pour la correction d’erreurs, ouvrant la voie aux futurs ordinateurs quantiques pour être plus petits, plus rapides et plus efficaces », » Molly Smithun étudiant diplômé en physique de l’Université d’Oxford et auteur co-dirigé de l’étude, a déclaré dans un déclaration. « Le contrôle précis des qubits sera également utile pour d’autres technologies quantiques telles que les horloges et les capteurs quantiques. »
Taux d’erreur de calcul quantique à basse
L’ordinateur quantique utilisé dans l’expérience de l’équipe s’appuyait sur une plate-forme sur mesure qui évite l’architecture la plus courante qui usages Photons comme qubits – L’équivalent quantique des bits d’ordinateur – pour les qubits en «ions piégés».
L’étude a également été menée à température ambiante, qui, selon les chercheurs, simplifie la configuration requise pour intégrer cette technologie dans un ordinateur quantique de travail.
Alors que la plupart des systèmes quantiques déploient des circuits supraconducteurs qui reposent sur des « points quantiques » ou utilisent l’utilisation de lasers – souvent appelés « pincettes optiques » – pour maintenir un seul photon en place pour un fonctionnement en tant que Qubit, l’équipe a utilisé des micro-ondes pour piéger une série d’ions calcium-43 en place.
Avec cette approche, les ions sont placés dans un état d’hyperfine « d’horloge atomique ». Selon l’étude, cette technique a permis aux chercheurs de créer plus de «portes quantiques», qui sont analogues au nombre d ‘«opérations quantiques» qu’un ordinateur peut effectuer, avec une plus grande précision que les méthodes basées sur des photons autorisées.
Une fois les ions placés dans un état d’horloge atomique hyperfine, les chercheurs ont calibré les ions via une procédure de contrôle automatisée qui les a régulièrement corrigés pour l’amplitude et la dérive de fréquence causées par la méthode de contrôle des micro-ondes.
En d’autres termes, les chercheurs ont développé un algorithme pour détecter et corriger le bruit produit par les micro-ondes utilisés pour piéger les ions. En supprimant ce bruit, l’équipe pourrait alors effectuer des opérations quantiques avec son système au taux d’erreur le plus bas physiquement possible.
En utilisant cette méthode, il est désormais possible de développer des ordinateurs quantiques capables de mener des opérations à une seule gate (celles réalisées avec une seule porte de qubit par opposition à une porte nécessitant plusieurs qubits) avec près de zéro erreurs à grande échelle.
Cela pourrait conduire à des ordinateurs quantiques plus efficaces en général et, selon l’étude, réalise une nouvelle erreur de porte à un qubit à la pointe de la technologie et la rupture de toutes les sources d’erreur connues, représentant ainsi la plupart des erreurs produites dans Opérations à unchet.
Cela signifie que les ingénieurs qui construisent des ordinateurs quantiques avec l’architecture ion piégée et les développeurs qui créent les algorithmes qui s’exécutent sur eux n’auront pas à consacrer autant de qubits à l’objectif unique de la correction d’erreurs.
En réduisant l’erreur, la nouvelle méthode réduit le nombre de qubits requis et le coût et la taille de l’ordinateur quantique lui-même, ont déclaré les chercheurs dans le communiqué.
Ce n’est pas une panacée pour l’industrie, car de nombreux algorithmes quantiques nécessitent Multigate Qubits Fonctionnant aux côtés ou formé à partir de qubits à une seule gate pour effectuer des calculs au-delà des fonctions rudimentaires. Le taux d’erreur dans les fonctions de la porte à deux qubit est encore d’environ 1 sur 2 000.
Bien que cette étude représente une étape importante vers l’informatique quantique pratique à l’échelle de l’utilité, elle ne résout pas tous les problèmes de « bruit » inhérents aux systèmes de qubit multigateliés complexes.
