Dépannage d'un ordinateur quantique et simulation d'un système de qubits

Seulement 70 qubits, généralement des atomes individuels dans un état excité, seraient suffisants pour surpasser les ordinateurs actuels à haute performance. L'ordinateur quantique Sycamore de Google, par exemple, aurait des propriétés fantastiques avec ce petit nombre de qubits.

Il n'est donc pas étonnant qu'il semble presque impossible de simuler les processus à l'intérieur lorsque la puissance de calcul est si élevée. Cependant, il est urgent de mieux comprendre son fonctionnement. Entre autres, le taux d'erreur est actuellement extrêmement élevé. Dans l'une des premières expériences de Google, il était de 99,7 %.

La marge de progression est donc importante, mais les possibilités d'amélioration sont limitées en raison du manque de simulations. Toutefois, une équipe de chercheurs du California Institute of Technology a réussi à modéliser un système fonctionnant avec 60 qubits. Auparavant, la limite se situait autour de 38 qubits, selon les auteurs de l'étude qui vient d'être publiée sur dans Nature.

Le fait que cela soit si difficile à réaliser et que l'ordinateur quantique soit un instrument si prometteur est dû à l'enchevêtrement quantique du système.

Un qubit ne fonctionne pas seul, c'est-à-dire qu'il n'a pas simplement un état 0 ou 1 comme un bit. Dans le cas de l'intrication quantique, deux qubits travaillent ensemble, pour ainsi dire, et se voient à nouveau attribuer un état de 0 ou de 1. Un état mixte est également envisageable.

La fascination est justifiée

Outre les 60 qubits individuels, il existe 1 800 paires différentes qui peuvent également stocker des informations. Si vous passez au niveau suivant avec trois qubits connectés, il y a encore 34 000 possibilités.

L'ordinateur quantique peut donc étendre son système existant de 60 circuits presque à volonté. Ou comme l'exprime l'image de la Joconde : L'ordinateur classique peut peindre avec un pinceau d'une seule épaisseur. L'ordinateur quantique, quant à lui, peut choisir librement, mais il devient imprécis, il tremble un peu - une belle métaphore.

Le tremblement est le plus gros problème, car plus l'intrication quantique est forte, plus l'ensemble du système est sujet aux erreurs. Si, par exemple, un qubit peut être reconnu avec une précision de 90 %, le taux n'est plus que de 40 % avec cinq qubits intriqués et s'approche rapidement de zéro pour les puissances qui caractérisent réellement un ordinateur quantique.

Le fait qu'il ait été possible de simuler ce nombre supposé gérable de combinaisons de qubits est dû à une astuce. Les possibilités d'intrication ont été limitées dans la simulation. Cela vous donne au moins une idée des capacités et vous permet de voir des aspects partiels du système.

L'objectif est d'obtenir "seulement" 91 % de résultats incorrects. Pour y parvenir, il faudrait qu'un qubit soit lu correctement avec une probabilité de 96 %. Cela semble faisable si cela n'impliquait pas des atomes excités dans un ordinateur quantique.

Dans la vidéo, plusieurs chercheurs du Caltech tentent d'expliquer l'intrication quantique. Très intéressant aussi !