Les ordinateurs quantiques du futur sont prometteurs pour résoudre toutes sortes de problèmes. Par exemple, ils pourraient conduire à des matériaux furthermore durables, à de nouveaux médicaments et même à résoudre les problèmes les plus difficiles de la physique fondamentale. Mais comparés aux ordinateurs classiques utilisés aujourd’hui, les ordinateurs quantiques rudimentaires sont moreover sujets aux erreurs. Ne serait-il pas bien si les chercheurs pouvaient simplement sortir une gomme quantique spéciale et se débarrasser des erreurs ?
Dans un article publié dans la revue Character, un groupe de chercheurs dirigé par Caltech est parmi les premiers à démontrer un style de gomme quantique. Les physiciens montrent qu’ils peuvent identifier et corriger les erreurs dans les systèmes informatiques quantiques, appelées erreurs « d’effacement ».
« Il est normalement très difficile de détecter les erreurs dans les ordinateurs quantiques, motor vehicle le very simple fait de rechercher des erreurs en provoque d’autres », explique Adam Shaw, co-auteur principal de la nouvelle étude et étudiant diplômé du laboratoire de Manuel Endres. professeur de physique à Caltech. « Mais nous montrons qu’avec un contrôle minutieux, nous pouvons localiser et effacer avec précision certaines erreurs sans conséquence, d’où l’origine de l’effacement du nom. »
Les ordinateurs quantiques sont basés sur les lois de la physique qui régissent le domaine subatomique, comme l’intrication, un phénomène dans lequel les particules restent connectées et s’imitent sans être en get in touch with direct. Dans la nouvelle étude, les chercheurs se sont concentrés sur un kind de plate-forme informatique quantique qui utilise des réseaux d’atomes neutres, ou atomes sans cost. Additionally précisément, ils ont manipulé des atomes neutres alcalino-terreux individuels confinés dans des « pinces » constituées de lumière laser. Les atomes ont été excités vers des états de haute énergie – ou états « Rydberg » – dans lesquels les atomes voisins commencent à interagir.
« Les atomes de notre système quantique communiquent entre eux et génèrent un intrication », explique Pascal Scholl, l’autre co-auteur principal de l’étude et ancien chercheur postdoctoral à Caltech qui travaille désormais dans une société d’informatique quantique en France appelée PASQAL.
L’intrication est ce qui permet aux ordinateurs quantiques de surpasser les ordinateurs classiques. « Cependant, la character n’aime pas rester dans ces états quantiques intriqués », explique Scholl. » Finalement, une erreur se produit, qui brise tout l’état quantique. Ces états intriqués peuvent être considérés comme des paniers remplis de pommes, où les atomes sont les pommes. Avec le temps, certaines pommes commenceront à pourrir, et si ces pommes ne le sont pas, retirées du panier et remplacées par des pommes fraîches, toutes les pommes pourriront rapidement. On ne sait pas remark empêcher complètement ces erreurs de se produire, donc la seule choice feasible aujourd’hui est de les détecter et de les corriger.
Le nouveau système de détection d’erreurs est conçu de telle manière que les atomes erronés deviennent fluorescents ou s’allument lorsqu’ils sont frappés par un laser. « Nous disposons d’images des atomes brillants qui nous indiquent où se trouvent les erreurs. Nous pouvons donc soit les laisser de côté dans les statistiques finales, soit appliquer des impulsions laser supplémentaires pour les corriger activement », explique Scholl.
La théorie permettant de mettre en œuvre la détection d’effacement dans les systèmes à atomes neutres a été développée pour la première fois par Jeff Thompson, professeur de génie électrique et informatique à l’Université de Princeton, et ses collègues. Cette équipe a également récemment rapporté avoir démontré cette approach dans la revue Character.
En supprimant et en localisant les erreurs dans leur système atomique Rydberg, l’équipe Caltech affirme qu’elle peut améliorer le taux worldwide d’intrication, ou fidélité. Dans la nouvelle étude, l’équipe rapporte que seulement une paire d’atomes sur 1 000 ne parvient pas à s’emmêler. Il s’agit d’une amélioration d’un facteur 10 par rapport à ce qui avait été réalisé précédemment et il s’agit du taux d’enchevêtrement le as well as élevé jamais observé dans ce style de système.
En fin de compte, ces résultats sont de bon augure pour les plates-formes informatiques quantiques qui utilisent des réseaux d’atomes neutres Rydberg. « Les atomes neutres constituent le variety d’ordinateur quantique le as well as évolutif, mais jusqu’à présent, ils ne disposaient pas d’une fidélité d’intrication élevée », explique Shaw.
