Des chercheurs de l'Université de Yale ont démontré l'une des étapes clés de la conception d'ordinateurs quantiques modulaires: la «téléportation» délibérée d'une porte quantique entre deux qubits.
La recherche est publiée dans la revue Nature. Le principe principal de ce travail est la téléportation quantique, une propriété unique de la mécanique quantique, précédemment utilisée pour transférer des états quantiques inconnus entre deux parties sans envoyer physiquement l'État lui-même. À l'aide d'un protocole théorique développé dans les années 1990, les scientifiques de Yale ont démontré expérimentalement une opération quantique - une porte - sans aucune interaction directe. De telles portes sont nécessaires pour l'informatique quantique, qui repose sur des réseaux de systèmes quantiques individuels - une architecture qui, selon de nombreux chercheurs, peut compenser les erreurs inhérentes aux processeurs de calcul quantique.
Une équipe dirigée par le chercheur principal Robert Schoelkopf et l'ancien étudiant diplômé Kevin Chow explore une approche modulaire de l'informatique quantique. La modularité inhérente à tout, de l'organisation de la cellule biologique aux moteurs des dernières fusées SpaceX, s'est avérée être une stratégie efficace pour la construction de grands systèmes complexes. Une architecture modulaire quantique consiste en un ensemble de modules qui fonctionnent comme de petits processeurs quantiques connectés à un plus grand réseau.
Les modules de cette architecture sont naturellement isolés les uns des autres, ce qui empêche les interactions indésirables entre des systèmes plus importants. Cependant, cet isolement complique également les transactions entre les modules. Les portes téléportées sont un moyen d'effectuer des opérations inter-modules.
Un aperçu du réseau d'architecture quantique modulaire dans une nouvelle étude.
«Notre travail a été la première fois que ce protocole a été démontré, où la communication classique se produit en temps réel, ce qui permet une opération« déterministe »qui exécute le processus nécessaire à chaque fois», explique Chow.
Les ordinateurs quantiques pleinement fonctionnels ont le potentiel d'atteindre des vitesses de calcul bien supérieures à celles des supercalculateurs actuels. Les scientifiques de Yale sont à la pointe de la recherche pour développer les premiers ordinateurs quantiques entièrement fonctionnels et ont déjà réalisé des travaux révolutionnaires dans le domaine de l'informatique quantique avec des circuits supraconducteurs.
Le calcul quantique est effectué avec des bits de données sensibles appelés qubits, qui sont sujets aux erreurs. Dans les systèmes quantiques expérimentaux, les qubits «logiques» sont contrôlés par des qubits «auxiliaires» pour l'enregistrement et la correction d'erreur instantanée.
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«Notre expérience est la première démonstration d'une opération à deux qubits entre des qubits logiques», explique Schoelkopf. "C'est une étape importante sur la voie du traitement des informations quantiques avec des qubits de correction d'erreur."
Vladimir Guillen
