Les scientifiques ‘téléportent’ une porte quantique

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Les chercheurs de l’université de Yale ont démontré l’une des étapes clés de la construction de l’architecture des ordinateurs quantiques modulaires: la “téléportation” d’une porte quantique entre deux qubits, à la demande.

Le principe clé de ce nouveau travail est la téléportation quantique, une caractéristique unique de la mécanique quantique qui a déjà été utilisée pour transmettre des états quantiques inconnus entre deux parties sans envoyer physiquement l’état lui-même. En utilisant un protocole théorique mis au point dans les années 1990, les chercheurs de Yale ont expérimentalement démontré une opération quantique, ou «gate», sans recourir à une interaction directe. De telles portes sont nécessaires pour le calcul quantique qui repose sur des réseaux de systèmes quantiques distincts – une architecture qui, selon de nombreux chercheurs, peut compenser les erreurs inhérentes aux processeurs d’informatique quantique.

Grâce à l’Institut Yale Quantum, une équipe de recherche de Yale dirigée par le chercheur principal Robert Schoelkopf et l’ancien étudiant diplômé Kevin Chou étudie une approche modulaire de l’informatique quantique. La modularité, qui se retrouve dans tout, de l’organisation d’une cellule biologique au réseau de moteurs de la dernière fusée SpaceX, s’est révélée être une stratégie puissante pour construire de grands systèmes complexes, selon les chercheurs. Une architecture modulaire quantique consiste en une collection de modules fonctionnant comme de petits processeurs quantiques connectés à un réseau plus vaste.

Les modules de cette architecture ont un isolement naturel les uns des autres, ce qui réduit les interactions indésirables via un système plus vaste. Cependant, selon les chercheurs, cette isolation rend également difficile la réalisation d’opérations entre modules. Les portes téléportées sont un moyen de mettre en œuvre des opérations inter-modules.

“Notre travail est la première fois que ce protocole a été démontré où la communication classique se produit en temps réel, ce qui nous permet de mettre en œuvre une opération” déterministe “qui effectue l’opération souhaitée à chaque fois”, a déclaré Chou.

Les ordinateurs quantiques pleinement utiles peuvent atteindre des vitesses de calcul plus élevées que les superordinateurs actuels. Les chercheurs de Yale sont à l’avant-garde des efforts visant à mettre au point les premiers ordinateurs quantiques pleinement utiles et ont réalisé des travaux de pointe en informatique quantique avec des circuits supraconducteurs.

Les calculs quantiques sont effectués via des bits de données délicats appelés qubits, qui sont sujets aux erreurs. Dans les systèmes quantiques expérimentaux, les qubits “logiques” sont surveillés par des qubits “auxiliaires” afin de détecter et de corriger les erreurs immédiatement. “Notre expérience est aussi la première démonstration d’une opération à deux qubits entre qubits logiques”, a déclaré Schoelkopf. “C’est une étape importante dans le traitement de l’information quantique à l’aide de qubits corrigibles.”

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