Des physiciens réalisent une percée dans l’informatique qubit

Des chercheurs de l’Arizona State University et de l’Université du Zhejiang en Chine, ainsi que deux théoriciens du Royaume-Uni, ont pu démontrer pour la première fois qu’un grand nombre de bits quantiques, ou qubits, peuvent être réglés pour interagir les uns avec les autres tout en maintenant la cohérence pendant une durée sans précédent, dans un processeur supraconducteur programmable à l’état solide.

Auparavant, cela n’était possible que dans les systèmes atomiques de Rydberg.

Dans un article qui sera publié le jeudi 13 octobre dans physique naturelle, Le professeur Ying-Cheng Lai de l’ASU Regents, son ancien étudiant au doctorat de l’ASU Lei Ying et l’expérimentateur Haohua Wang, tous deux professeurs à l’Université du Zhejiang en Chine, ont démontré un « premier regard » sur l’émergence des états de cicatrisation quantique à plusieurs corps (QMBS) comme un mécanisme robuste pour maintenir la cohérence entre les qubits en interaction. Ces états quantiques exotiques offrent la possibilité intéressante de réaliser un enchevêtrement multipartite étendu pour une variété d’applications en science et technologie de l’information quantique afin d’atteindre une vitesse de traitement élevée et une faible consommation d’énergie.

« Les états QMBS possèdent la capacité intrinsèque et générique d’intrication multipartite, ce qui les rend extrêmement attrayants pour des applications telles que la détection quantique et la métrologie », a expliqué Ying.

L’informatique classique, ou binaire, repose sur des transistors qui ne peuvent représenter que le « 1 » ou le « 0 » à la fois. En informatique quantique, les qubits peuvent représenter à la fois 0 et 1 simultanément, ce qui peut accélérer de manière exponentielle les processus informatiques.

« Dans les sciences et technologies de l’information quantique, il est souvent nécessaire d’assembler un grand nombre d’unités fondamentales de traitement de l’information qubits ensemble », a expliqué Lai. « Pour des applications telles que l’informatique quantique, il est essentiel de maintenir un degré élevé de cohérence ou d’intrication quantique entre les qubits.

« Cependant, les interactions inévitables entre les qubits et le bruit environnemental peuvent ruiner la cohérence en un temps très court d’une dizaine de nanosecondes. En effet, de nombreux qubits en interaction constituent un système à plusieurs corps », a déclaré Lai.

La clé de la recherche est un aperçu du retardement de la thermalisation pour maintenir la cohérence, considéré comme un objectif de recherche critique en informatique quantique.

« D’après la physique de base, nous savons que dans un système de nombreuses particules en interaction, par exemple des molécules dans un volume fermé, le processus de thermalisation se produira. Le brouillage entre de nombreux qubits entraînera invariablement une thermalisation quantique, le processus décrit par le soi-disant L’hypothèse de thermalisation de l’état propre, qui détruira la cohérence entre les qubits », a déclaré Lai.

Selon Lai, les découvertes faisant avancer l’informatique quantique auront des applications en cryptologie, en communications sécurisées et en cybersécurité, entre autres technologies.