05/09/2023. Réduction du nombre des qubits nécessaires pour corriger les erreurs dans un calculateur quantique

Il est souvent dit que celui qui maîtrisera le calcul quantique maîtrisera le monde. Encore faudra-il disposer d’un calculateur quantique capable de corriger ses erreurs.

Le problème posé par les calculateurs quantiques d’aujourd’hui est qu’ils sont « bruyants » ou noisy. Ceci signifie qu’ils ont un taux d’erreurs d’environ 1 opération élémentaire sur 1000 alors que les taux d’erreur des calculateurs classiques sont de 1 sur des milliards.

La principale méthode permettant de corriger les erreurs est la redondance, autrement dit disposer de qubits supplémentaires en très grand nombre. Mais avec les technologies actuelles, il n’est pas possible de construire des ordinateurs quantiques dotés d’un nombre suffisant de qubits.

Aujourd’hui cependant une équipe de chercheurs d’IBM dirigés par un certain Théodore Yoder propose une méthode permettant de réduire les erreurs sans accroître à l’excès le nombre des qubits nécessaires pour ce faire. A cette fin chaque nouveau qubit implanté dans le calculateur sera connecté à 6 autres reliés par le principe de l’ intrication quantique (quantum entanglement). Un certain nombre de modifications seront nécessaires pour mettre en œuvre ce principe, tant au niveau des puces elles-mêmes qu’en ce qui concerne l’architecture du système au niveau des connections entre les qu-bits. Mais en résultat le nombre des qu-bits nécessaires à l’exécution d’une opération donnée pourrait être divisé par dix .

Selon la start-up francaise Alice § Bob https://alice-bob.com/ impliquée dans cette recherche, c’est bien mais ce n’est pas suffisant pour faire du calcul quantique une réalité de demain

Référence

Submitted on 15 Aug 2023

High-threshold and low-overhead fault-tolerant quantum memory

Sergey Bravyi, Andrew W. Cross, Jay M. Gambetta, Dmitri Maslov, Patrick Rall, Theodore J. Yoder

Quantum error correction becomes a practical possibility only if the physical error rate is below a threshold value that depends on a particular quantum code, syndrome measurement circuit, and a decoding algorithm. Here we present an end-to-end quantum error correction protocol that implements fault-tolerant memory based on a family of LDPC codes with a high encoding rate that achieves an error threshold of 0.8% for the standard circuit-based noise model. This is on par with the surface code which has remained an uncontested leader in terms of its high error threshold for nearly 20 years. The full syndrome measurement cycle for a length-n code in our family requires n ancillary qubits and a depth-7 circuit composed of nearest-neighbor CNOT gates. The required qubit connectivity is a degree-6 graph that consists of two edge-disjoint planar subgraphs. As a concrete example, we show that 12 logical qubits can be preserved for ten million syndrome cycles using 288 physical qubits in total, assuming the physical error rate of 0.1%. We argue that achieving the same level of error suppression on 12 logical qubits with the surface code would require more than 4000 physical qubits. Our findings bring demonstrations of a low-overhead fault-tolerant quantum memory within the reach of near-term quantum processors.

Subjects:	Quantum Physics (quant-ph); Emerging Technologies (cs.ET)
Cite as:	arXiv:2308.07915 [quant-ph]
	(or arXiv:2308.07915v1 [quant-ph] for this version)
	https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.07915 Focus to learn more

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