La société californienne Atom Computing vient de présenter un calculateur quantique doté de plus de 1000 bits quantiques (qubits). Elle double ainsi les records précédemment détenus par IBM et Google avec quelques 400 qubits.
Le nombre des qubits n’augmente pas nécessairement les capacités de calcul d’un calculateur quantique, comme il le fait dans le cas des supercalculateurs classiques. Il augmente la capacité de contrôle des erreurs qui est nécessaire dans le cas des calculateurs quantiques. Plus ceux-ci ont de qubits leur permettant de procéder à des calculs complexes, plus ils font d’erreurs. Il est indispensable d’éliminer celles-ci si l’on veut continuer à calculer.
D’où proviennent ces erreurs ?
Les ordinateurs quantiques manipulent les qubits selon une méthode appelée « algorithmes quantiques ». Le taux d’erreurs de celle-ci est encore trop important
La difficulté réside dans le fait que les qubits sont si sensibles que même la lumière peut provoquer des erreurs de calcul, un risque qui augmente à mesure que l’ordinateur quantique grossit . La correction des erreurs quantiques consiste à protéger l’information en la codant à l’aide de plusieurs qubits physiques formant un « qubit logique ». Il faut donc réaliser des opérations au moyen de qubits logiques plutôt que des qubits individuels. En codant un grand nombre de qubits physiques sur un processeur quantique de sorte à créer un qubit logique, on peut réduire le taux d’erreur et ainsi ouvrir la voie à des algorithmes quantiques utiles.
L’une des solutions pour créer un qubit consiste à élaborer un « point quantique » qui est fondamentalement un électron piégé dans une cage d’atomes à très basse température, performance technique qui est aujourd’hui accessible aux laboratoires de Bell ou d’IBM par exemple qui peuvent manipuler des atomes individuellement.
Mais Atoms Computing utilise des atomes neutres enfermés par des lasers dans un réseau (grid) en deux dimensions. L’un des intérêts de cette formule est qu’elle permet facilement d’augmenter le nombre des qubits en service, ce qui sera une nécessité à l’avenir selon Rob Hayes, PDG de Atoms Computer
https://news.mit.edu/2023/engineers-discover-new-way-control-atomic-nuclei-qubits-0215
Référence
Assembly and coherent control of a register of nuclear spin qubits
volume13, Article number: 2779 (2022)
Abstract
The generation of a register of highly coherent, but independent, qubits is a prerequisite to performing universal quantum computation. Here we introduce a qubit encoded in two nuclear spin states of a single 87Sr atom and demonstrate coherence approaching the minute-scale within an assembled register of individually-controlled qubits. While other systems have shown impressive coherence times through some combination of shielding, careful trapping, global operations, and dynamical decoupling, we achieve comparable coherence times while individually driving multiple qubits in parallel. We highlight that even with simultaneous manipulation of multiple qubits within the register, we observe coherence in excess of 105 times the current length of the operations, with seconds. We anticipate that nuclear spin qubits will combine readily with the technical advances that have led to larger arrays of individually trapped neutral atoms and high-fidelity entangling operations, thus accelerating the realization of intermediate-scale quantum information processors.
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