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C’est une étape décisive dans le domaine de l’informatique quantique. Trois dispositifs à base de silicium ont franchi le seuil des 99 % de précision, ouvrant ainsi la voie à des machines quantiques pratiques, évolutives et exemptes d’erreurs.

Un seuil crucial

Alors que les ordinateurs classiques stockent et traitent les données sous forme de bits binaires (0 ou 1), les machines quantiques utilisent des « qubits », ou bits quantiques, pouvant exister dans une superposition simultanée de ces deux états, ce qui a pour effet d’augmenter leur puissance de calcul de façon exponentielle. Cependant, les états quantiques sont sensibles aux interférences extérieures, ce qui peut provoquer des erreurs limitant pour l’instant la portée de tels dispositifs.

Récemment, trois équipes de recherche distinctes, dont les travaux ont été publiés dans la revue Nature, ont annoncé avoir atteint un taux d’erreur inférieur à 1 % avec leurs systèmes à base de silicium, permettant d’envisager la production de machines quantiques pratiques en utilisant des infrastructures existantes.

Les chercheurs de l’université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) en Australie ont atteint une précision de 99,95 % dans un système à un qubit, et de 99,37 % avec deux qubits en fonctionnement, contre respectivement 99,87 % et 99,65 % pour les chercheurs de l’université de technologie de Delft, et 99,84 % et 99,51 % pour ceux du RIKEN, au Japon.

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« Lorsque les erreurs sont si rares, il devient possible de les détecter et de les corriger quand elles se produisent », explique Andrea Morello, chercheur à l’UNSW et auteur principal de la première étude. « Cela montre qu’il est possible d’assembler des ordinateurs quantiques suffisamment puissants pour gérer des calculs significatifs. »

Des procédés de stabilisation des qubits ouvrant la voie à des ordinateurs quantiques commerciaux

Le système de l’UNSW code les informations dans les spins nucléaires des atomes de phosphore, implantés dans une puce de silicium. Constituant le processeur central, qui peut effectuer des opérations quantiques universelles, les noyaux de ces atomes sont connectés les uns aux autres grâce à un électron enchevêtré quantiquement avec chacun d’entre eux.

Les expériences de l’université de Delft et du RIKEN ont quant à elles impliqué l’utilisation des spins de deux électrons en tant que qubits, chacun étant confiné dans un point quantique (nanostructure) constitué de silicium et d’un alliage silicium-germanium.

Pour les trois équipes, les prochaines étapes consisteront à concevoir des processeurs quantiques en silicium pouvant être mis à l’échelle pour des ordinateurs quantiques commerciaux.

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