Des chercheurs américains créent le premier processeur quantique programmable et logique

L’Agence pour les projets de recherche avancée de défense américaine (DARPA) a annoncé la mise au point du tout premier processeur quantique au monde doté de bits quantiques logiques.

Qubits de Rydberg

Exploitant les effets quantiques et certaines mathématiques relativement complexes, l’informatique quantique promet d’accélérer le traitement de l’information de plusieurs ordres de grandeur par rapport à son homologue conventionnelle et de repousser les frontières de domaines tels que l’intelligence artificielle, la biochimie ou la cryptographie. Toutefois, son taux d’erreur élevé, étroitement lié à la nature même de ses bits quantiques (ou qubits), limite actuellement sa portée.

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Contrairement aux machines classiques, qui stockent et traitent les données sous forme de bits binaires (0 ou 1), les qubits des ordinateurs quantiques peuvent exister dans une superposition simultanée de ces deux états. Ce qui a pour effet d’augmenter leur puissance de calcul de façon exponentielle mais crée également un « bruit » important.

Afin de remédier à ce problème, la DARPA a créé des qubits logiques à base d’atomes de Rydberg, décrits comme des abstractions de plus haut niveau agissant comme des algorithmes quantiques. « Les qubits de Rydberg présentent des propriétés homogènes, ce qui signifie que chacun d’entre eux est indiscernable du suivant dans son comportement », explique Mukund Vengalattore, qui a supervisé ces travaux. « Ce n’est pas le cas pour d’autres plateformes telles que les qubits supraconducteurs, où chaque qubit est unique et donc non interchangeable. »

Reconfiguration dynamique

Selon les chercheurs, l’homogénéité des qubits de Rydberg permet de les manipuler facilement à l’aide de lasers. Alors que les approches actuelles impliquent la connexion séquentielle des bits quantiques pour effectuer des opérations, ce qui a pour effet de propager les erreurs à toute la puce, la nouvelle ouvre la voie à leur reconfiguration dynamique.

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« Désormais, il est possible de déplacer l’ensemble des qubits du circuit à l’aide de pinces laser, d’effectuer une opération, puis de les remettre à leur emplacement d’origine », détaille Vengalattore. « Les qubits logiques de Rydberg reconfigurables et déplaçables à la volée ouvrent la voie à des concepts et des paradigmes totalement nouveaux pour le développement de processeurs quantiques évolutifs. »

Si les chercheurs de la DARPA sont jusqu’à présent parvenus à connecter 48 qubits logiques, il en faudra beaucoup plus pour créer des machines pratiques. Mais ce nombre se révélera dans tous les cas bien inférieur aux millions de qubits que l’on pensait initialement nécessaires pour obtenir des dispositifs quantiques « tolérants aux pannes ».