La puissance de calcul des machines quantiques modernes est relativement faible et il n'est pas facile de l'augmenter. Des physiciens autrichiens ont présenté une nouvelle architecture pour un ordinateur quantique universel qui surmonte les limitations existantes et peut devenir la base d'une nouvelle génération d'ordinateurs quantiques.
Les bits quantiques, ou qubits, remplissent deux fonctions en même temps : ils agissent comme une unité de calcul et une mémoire. Comme l'information quantique ne peut pas être copiée, elle ne peut pas être stockée en mémoire, comme dans un ordinateur classique. En raison de cette limitation, tous les qubits doivent pouvoir interagir les uns avec les autres. Cette exigence freine l'émergence de puissantes machines quantiques.
En 2015, le physicien théoricien Wolfgang Lechner, en collaboration avec Philipp Hauke et Peter Zoller, a proposé une nouvelle architecture pour les ordinateurs quantiques, qui a été nommée "l'architecture LHZ" d'après eux. Il a été conçu pour optimiser ces machines informatiques. Les qubits physiques dans cette architecture ne représentent pas des bits individuels, mais encodent leur accord relatif. Cela signifie que tous les qubits n'ont plus besoin d'interagir les uns avec les autres, a expliqué Lechner. Avec son équipe, il a montré que ce concept de parité s'applique également à l'ordinateur quantique universel.
"Les ordinateurs quantiques existants fonctionnent déjà très bien avec de telles opérations à petite échelle", a déclaré Michael Felner, l'un des chercheurs. "Cependant, à mesure que le nombre de qubits augmente, il devient de plus en plus difficile de mettre en œuvre de telles opérations logiques."
Dans deux publications, des scientifiques autrichiens ont montré que la nouvelle architecture permet, par exemple, d'effectuer des transformées de Fourier quantiques - un élément fondamental de nombreux algorithmes quantiques - beaucoup plus rapidement. "Le haut parallélisme de notre architecture signifie que, par exemple, l'algorithme bien connu de Shor pour la factorisation peut être exécuté de manière extrêmement efficace", a déclaré Felner.
La nouvelle idée permet également une correction efficace des erreurs. Habituellement, des ressources sérieuses sont allouées pour protéger les informations quantiques des interférences, en raison desquelles les exigences relatives au nombre de qubits de l'ensemble du système augmentent considérablement. Le modèle proposé met en œuvre une correction d'erreurs en deux étapes, un type d'erreurs étant évité par le matériel et l'autre étant corrigé par des méthodes logicielles. Cela permettra à l'avenir de créer une nouvelle génération d'ordinateurs quantiques universels.
Des chercheurs de D-Wave Systems et de divers centres de recherche au Canada, aux États-Unis et au Japon ont simulé pour la première fois une transition de phase quantique dans un modèle Ising unidimensionnel programmable pour 2000 qubits à la fois. En menant de telles expériences, les scientifiques tentent d'évaluer de manière réaliste les possibilités de cette technologie dans le contexte d'un futur proche.
2022-11-01 16:36:42
Auteur: Vitalii Babkin