Rendre les ordinateurs quantiques encore plus puissants

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Crédit : Pixabay/CC0 domaine public

Des ingénieurs de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) ont mis au point une méthode permettant de lire plusieurs qubits, la plus petite unité de données quantiques, en même temps. Leur méthode ouvre la voie à une nouvelle génération d’ordinateurs quantiques encore plus puissants.

« IBM et Google possèdent actuellement les ordinateurs quantiques les plus puissants au monde », explique le professeur Edoardo Charbon, responsable du Laboratoire d’architecture quantique avancée (AQUA Lab) à la Faculté d’ingénierie de l’EPFL. « IBM vient de dévoiler une machine de 127 qubits, alors que celle de Google est de 53 qubits. » Les possibilités de rendre les ordinateurs quantiques encore plus rapides sont toutefois limitées en raison d’une limite supérieure du nombre de qubits. Mais une équipe d’ingénieurs dirigée par Charbon, en collaboration avec des chercheurs britanniques, vient de mettre au point une méthode prometteuse pour franchir cette barrière technologique. Leur approche peut lire les qubits plus efficacement, ce qui signifie que davantage d’entre eux peuvent être emballés dans des processeurs quantiques. Leurs conclusions apparaissent dans Nature Électronique.

Biochimie et cryptographie

Les ordinateurs quantiques ne fonctionnent pas comme les ordinateurs auxquels nous sommes habitués. Au lieu d’avoir un processeur et une puce mémoire séparés, les deux sont combinés en une seule unité appelée qubit. Ces ordinateurs utilisent des propriétés quantiques telles que la superposition et l’intrication pour effectuer des calculs complexes que les ordinateurs ordinaires ne pourraient jamais faire dans un délai raisonnable. Les applications potentielles des ordinateurs quantiques incluent la biochimie, la cryptographie et plus encore. Les machines utilisées par les groupes de recherche disposent aujourd’hui d’une dizaine de qubits. « Notre défi est maintenant d’interconnecter plus de qubits dans des processeurs quantiques – nous parlons de centaines, voire de milliers – afin d’augmenter la puissance de traitement des ordinateurs », explique Charbon.

Le nombre de qubits est actuellement limité par le fait qu’il n’existe pas encore de technologie capable de lire tous les qubits rapidement. « Pour compliquer encore les choses, les qubits fonctionnent à des températures proches du zéro absolu, ou -273,15leC », dit Charbon. « Cela rend leur lecture et leur contrôle encore plus difficiles. Ce que font généralement les ingénieurs, c’est d’utiliser des machines à température ambiante et de contrôler chaque qubit individuellement. »

« C’est une vraie percée »

Andrea Ruffino, un Ph.D. étudiant au laboratoire de Charbon, a développé une méthode permettant de lire simultanément et efficacement neuf qubits. De plus, son approche pourrait être étendue à des matrices de qubits plus grandes. « Notre méthode est basée sur l’utilisation des domaines temporel et fréquentiel », explique-t-il. « L’idée de base est de réduire le nombre de connexions en faisant fonctionner trois qubits avec une seule liaison. » L’EPFL n’a pas d’ordinateur quantique, mais cela n’a pas arrêté Ruffino. Il a trouvé un moyen d’émuler les qubits et d’effectuer des expériences dans presque les mêmes conditions que celles d’un ordinateur quantique. « J’ai incorporé des points quantiques, qui sont des particules semi-conductrices de taille nanométrique, dans un transistor. Cela m’a donné quelque chose qui fonctionne de la même manière que les qubits », explique Ruffino. Il est le premier doctorat. étudiant à l’AQUA Lab pour étudier ce sujet pour sa thèse.

« Andrea a montré que sa méthode fonctionne avec des circuits intégrés sur des puces informatiques ordinaires, et à des températures approchant celles du qubit », explique Charbon. « C’est une véritable avancée qui pourrait conduire à des systèmes de grandes matrices de qubits intégrés avec l’électronique nécessaire. Les deux types de technologies pourraient fonctionner ensemble de manière simple, efficace et reproductible.


IBM annonce le développement d’un processeur quantique de 127 qubits


Plus d’information:
Andrea Ruffino et al, Une puce cryo-CMOS qui intègre des points quantiques en silicium et une électronique de lecture dispersive multiplexée, Nature Électronique (2021). DOI : 10.1038 / s41928-021-00687-6

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Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

Citation: Rendre les ordinateurs quantiques encore plus puissants (2022, 6 janvier) récupéré le 6 janvier 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-01-quantum-powerful.html

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