L’informatique quantique pourrait aider l’humanité à résoudre certains problèmes, soit qu’ils soient trop complexes pour nos puissances de calcul actuelles, soit qu’ils seront résolus bien plus rapidement. Depuis plusieurs décennies des chercheurs sont en quête d’une sorte de graal, promis par les ordinateurs quantiques. Mais ces derniers trahissaient jusqu’à présent leur promesse.
De nombreux états
Ou plutôt leurs composants de base, les qubits, les empêchaient d’accomplir ce pour quoi ils étaient conçus. Trop instables, trop sensibles aux soubresauts de leur environnement, les qubits peuvent perdre les pédales et commettent des erreurs de calcul. Un comble pour un ordinateur !
Il faut dire que ce bit quantique, contrairement à ses confrères classiques, qui peuvent n’être qu’un 0 ou 1, connaît un autre état, appelé « superposition », dans lequel il peut être à la fois un 1 ou un 0. De plus, quand on « lie » plusieurs qubits, on dit qu’ils sont intriqués, ils peuvent dès lors représenter un grand nombre de valeurs simultanément.
Cette grande variété d’états et cette instabilité posent problème. Il est en effet très difficile de réussir à faire en sorte que ces qubits reproduisent des opérations logiques quantiques de manière répétée et sans erreur.
Surveillance rapprochée
C’est là qu’interviennent les chercheurs de Google et de l’Université de Californie Santa Barbara. Ces scientifiques ont mis au point un circuit quantique qui contient neuf qubits et qui, pour la première fois, est capable de détecter une erreur d’un bit quantique et de s’en protéger. Ce « module » baptisé Quantum error correction (QEC) évite ainsi les erreurs mémoires en « appliquant une série d’opérations logiques sur les qubits pour détecter où les erreurs ont eu lieu », explique Google dans son communiqué. Des qubits pour surveiller d’autres qubits, en quelque sorte.
Un outil de surveillance qui est en soit un tour de force. S’il est facile de surveiller l’état d’un bit classique, il est beaucoup plus dur de le faire pour des bits quantiques. « Mesurer un qubit directement ferait s’effondrer les états d’intrication ou de superposition, supprimant les éléments quantiques si utiles au calcul », précise ainsi Google.
Pour éviter cela, les chercheurs ont réussi à trouver une solution pour « récupérer suffisamment d’informations afin de détecter les erreurs sans altérer l’information des qubits individuellement ». Ils prennent ainsi des « mesures additionnelles » des bits quantiques et réalisent des séries d’opérations logiques quantiques qui prennent en compte autant les « mesures » que les « données » du qubit, par paire.
Le plus est l’ami du mieux
Les chercheurs de Google et de l’Université de Californie ont également démontré que stocker des informations sur cinq qubits est plus efficace que de les stocker sur un seul. « Avec neuf qubits la correction d’erreur fonctionne encore mieux », se félicitent-ils. « Nous pouvons détecter des erreurs plus complexes qui pourraient autrement causer des défaillances algorithmiques ».
Malgré ce succès, la route est encore longue. Les scientifiques ont encore de nombreux points à résoudre ou à améliorer. Pour l’instant, ces chercheurs n’ont réussi à préserver que les états « classiques » des qubits et non les informations quantiques bien plus complexes qui permettraient de réaliser des opérations fiables pour remplacer les systèmes actuels. Pour autant, Google semble heureux de cette avancée : « Nous sommes enthousiastes à l’idée de nous attaquer à ces défis qui rendront possible de vrais calculs », concluent-ils.
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Source :
Blog de Google
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