Google a obtenu un résultat remarquable concernant les taux d'erreur, l'un des plus grands défis techniques empêchant l'utilisation généralisée et fiable des ordinateurs quantiques. L'entreprise a réduit d'environ 40 fois les erreurs survenant lors de la préparation de certains états quantiques grâce à la méthode de « magic state cultivation » (culture d'états magiques) testée sur son processeur quantique Willow.
Lors des expériences, il a été rapporté que la précision des états logiques T, qui peuvent être utilisés dans des calculs quantiques complexes, a atteint 99,99 %. Ce résultat démontre que les ordinateurs quantiques doivent progresser non seulement en produisant davantage de qubits, mais aussi en permettant d'effectuer des opérations fiables sur ces qubits.
UNE NOUVELLE MÉTHODE VISANT MOINS DE RESSOURCES
Les qubits utilisés dans les ordinateurs quantiques sont extrêmement sensibles aux influences environnementales. Par conséquent, la détection et la correction des erreurs survenant pendant le calcul sont cruciales pour la viabilité du système. Cependant, certaines opérations quantiques ne peuvent pas être effectuées directement et avec un faible taux d'erreur sur des qubits protégés par des approches classiques de correction d'erreurs.
C'est ici qu'interviennent les états quantiques spéciaux appelés « magic states » (états magiques). Ces états sont considérés comme nécessaires pour que les ordinateurs quantiques puissent effectuer des opérations plus complexes. Cependant, la préparation de ces états avec une grande précision nécessite des ressources matérielles et de calcul importantes dans les méthodes traditionnelles.
L'une des approches actuelles, la « magic state distillation » (distillation d'états magiques), repose sur l'obtention d'un nombre plus restreint mais plus fiable de résultats à partir d'un grand nombre d'états quantiques potentiellement erronés. Ce processus peut être si coûteux qu'il pourrait consommer la majeure partie des ressources des futurs ordinateurs quantiques. De plus, comme chaque « magic state » ne peut être utilisé qu'une seule fois, le système doit continuellement produire de nouveaux états.
La méthode de « magic state cultivation » testée par Google repose quant à elle sur la préparation d'un état quantique potentiellement erroné dans une petite zone et son contrôle par des mesures précises. Alors que les tentatives infructueuses sont éliminées, l'état quantique réussi peut être étendu à une structure plus large. Ainsi, au lieu de produire un petit nombre de bons résultats à partir d'un grand nombre d'états défectueux, l'objectif est d'obtenir une haute précision avec un système plus petit dès le départ.
TEST MATÉRIEL RÉEL SUR WILLOW
Lors du test de la méthode sur du matériel réel, l'équipe de Google a rencontré certaines difficultés techniques. Alors que des écarts inattendus ont été observés lors des premières mesures, les tests et simulations effectués ont révélé que le problème était lié au bruit provenant des équipements électriques du laboratoire et aux variations de température.
Les chercheurs ont alors apporté des améliorations aux systèmes de contrôle du processeur et ont développé une nouvelle technique de mesure appelée « kickback tomography » pour évaluer la précision des états quantiques. Cette technique a permis d'évaluer les résultats de manière plus fiable en réduisant l'effet de bruit rencontré lors des mesures précédentes.
Google a également démontré que les états quantiques préparés pouvaient être transférés entre différentes méthodes de correction d'erreurs. Grâce à une technique appelée « grafting » (greffe), une transition a été effectuée d'un code couleur de distance 3 vers un code de surface de distance 5. Le code couleur et le code de surface sont connus comme deux approches différentes utilisées pour détecter et corriger les erreurs dans un ordinateur quantique.
La démonstration de ce transfert sur un processeur quantique réel est considérée comme importante pour les systèmes futurs capables d'utiliser conjointement différentes méthodes de correction d'erreurs. Cependant, l'apparition d'erreurs supplémentaires lors de la transition indique que la méthode doit encore être développée pour une utilisation pratique.
Le résultat de Google révèle que l'approche de « magic state cultivation » ne reste pas seulement au niveau théorique et peut être appliquée sur du matériel quantique. Néanmoins, pour que la méthode puisse être utilisée dans des ordinateurs quantiques à grande échelle, elle doit démontrer un succès similaire sur des systèmes beaucoup plus vastes.
Source de l'actualité: 12punto
