Des chercheurs du MIT ont conçu une nouvelle architecture de qubit permettant une interaction plus rapide entre les qubits tout en maintenant une grande stabilité. Cette avancée pourrait un jour aider les scientifiques à construire des ordinateurs quantiques pratiques capables d’exécuter de longs algorithmes complexes avec une grande précision.
Les qubits, éléments fondamentaux d’un ordinateur quantique, stockent généralement des données et dépendent d’autres composants électroniques pour effectuer des opérations et communiquer. Cependant, leur fragilité et leur propension aux erreurs rendent difficile la connexion d’un nombre suffisant de qubits avant que l’information ne soit perdue et qu’ils doivent être réinitialisés.
L’équipe du MIT a développé un qubit à double fonction, composé de deux parties distinctes : une partie qui stocke les données et une autre qui interagit avec d’autres qubits et composants électroniques. Ce design améliore la fiabilité du qubit et permet de réduire le taux d’erreur, augmentant ainsi le nombre de calculs réalisables dans un même laps de temps.
Des simulations ont montré que cette nouvelle architecture de qubit pourrait permettre des opérations significativement plus rapides et de meilleure fidélité que les conceptions existantes. Bien que cette recherche en soit encore à ses débuts, elle pourrait aider à la création d’ordinateurs quantiques à grande échelle capables de résoudre des problèmes complexes que les superordinateurs traditionnels ne peuvent pas traiter.
Alec Yen, co-auteur de l’étude et titulaire d’un doctorat en génie électrique et informatique, a déclaré : « Ce travail représente une avancée majeure. Il s’agit d’une nouvelle architecture qui montre combien ces systèmes peuvent être ingénierés. Nous avons combiné deux idées d’une manière qui peut nous aider à réaliser le codesign de qubits que nous recherchons, créant une combinaison rare des éléments nécessaires à la correction d’erreurs quantiques. »
Les co-auteurs incluent Jeremy Kline, étudiant diplômé en EECS, Stanley Chen, étudiant de premier cycle au MIT, et Kevin O’Brien, professeur associé en EECS et chercheur principal au Laboratoire de recherche en électronique (RLE). Les résultats de cette recherche sont publiés dans la revue Physical Review Applied.
Pour améliorer la fiabilité des qubits, les chercheurs du MIT ont conçu un nouveau modèle comprenant deux composants distincts mais connectés : un qui stocke des données et un qui interagit avec d’autres parties du circuit quantique. Ce composant d’interaction, surnommé « qubit bras », est spécialement conçu pour ces deux fonctions.
Le couplage fort entre les deux modes du qubit, réalisé grâce à un dispositif appelé « quarton coupler », permet de réduire les interactions indésirables et d’accélérer les opérations avant la décohérence. Les tests de simulation ont révélé que le qubit bras surpassait d’autres architectures de qubits supraconducteurs, offrant un temps de cohérence à la pointe de la technologie ainsi que des opérations et une lecture plus rapides.
Les chercheurs prévoient de travailler à la fabrication du qubit bras pour étudier davantage ses propriétés et ses capacités, et l’intégrer dans de véritables systèmes quantiques. Kevin O’Brien a déclaré : « Si nous pouvons fabriquer ce qubit, il pourrait devenir un élément clé pour les futurs ordinateurs quantiques capables de corriger les erreurs. »
Cette recherche est financée en partie par le Bureau de recherche de l’Armée, le Bureau de recherche scientifique de l’Air Force, ainsi qu’une bourse Doc Bedard du MIT Center for Quantum Engineering et le Laboratoire des sciences physiques.
Source : MIT News
