Protocole de tomographie quantique basé sur la porte holonomique.
L’équipe QUANTIC, composée de chercheurs du Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure (LPENS), de Mines Paris – PSL et de l’Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique (INRIA), en partenariat avec la start-up Alice & Bob, a réussi à réaliser des opérations quantiques sur un qubit d’une grande stabilité.
L’évolution réside dans le fait que le temps de bit-flip mesuré sur ce qubit dépasse les 10 secondes.
Cette avancée ouvre la voie à des calculs quantiques plus puissants et plus stables, avec des applications dans divers domaines allant de la cryptographie à la modélisation moléculaire, en passant par l’intelligence artificielle.
Le qubit
Le « qubit » est pour l’informatique quantique l’équivalent du « bit » pour l’informatique classique, un « bit » représentant l’unité de données la plus élémentaire, qui peut être un 0 ou un 1. Un retournement de bit, ou bit-flip, fait donc référence au changement involontaire de la valeur d’un bit de 0 à 1 ou vice versa. Cet événement, apparemment anodin, peut avoir de profondes implications, en particulier dans les systèmes où la précision est primordiale.
En informatique quantique, les qubits sont donc les unités de base de l’information, et leur stabilité est cruciale pour le bon fonctionnement des systèmes quantiques. Toutefois, les qubits sont notoirement sensibles aux interférences environnementales, ce qui entraîne des erreurs dans les calculs. Pour surmonter ce problème, les scientifiques ont développé des qubits protégés, dont le qubit de chat est un exemple particulièrement prometteur.
Mesures du temps de phase-flip et de bit-flip pour les qubits de chat.
Le qubit de chat
Le « qubit de chat » doit son curieux nom à son comportement quantique unique. Contrairement aux qubits conventionnels, qui sont souvent sujets à des erreurs de calcul, les qubits de chat sont intrinsèquement protégés contre certaines formes d’erreur. En effet, un qubit de chat est l’encodage d’un qubit selon un état quantique composé de deux conditions diamétralement opposées en même temps, le mettant ainsi dans l’état quantique du fameux chat de Schrödinger. L’utilisation de qubits de chat permet de limiter le taux d’erreur inhérent aux ordinateurs quantiques conventionnels, offrant ainsi une solution prometteuse pour les technologies quantiques du futur.
Contrôle quantique d’un qubit de chat avec des temps de bit-flip dépassant dix secondes
Dans cette étude, les chercheurs ont franchi une étape décisive en contrôlant un qubit de chat pendant plus de 10 secondes. Cette réalisation repose sur l’utilisation de dissipation à deux photons, un phénomène qui stabilise les états quantiques tout en permettant leur manipulation. La dissipation à deux photons consiste en l’absorption simultanée de deux photons de fréquences identiques ou différentes dans le but d’exciter une molécule dans un état donné (habituellement, l’état fondamental) à un état électronique de plus haute énergie. En contrôlant la phase des superpositions quantiques sans compromettre la protection contre les erreurs, les chercheurs ont démontré la viabilité de cette approche pour les futures technologies quantiques.
Cette avancée initie le développement de nombreux sujets de recherche et d’application dans le domaine de l’informatique quantique. En permettant des temps de bit-flip prolongés et un contrôle précis des qubits, cette avancée pourrait conduire à la création de systèmes quantiques plus fiables et performants. De la cryptographie à la simulation de molécules en passant par l’optimisation de l’intelligence artificielle, les applications potentielles de cette technologie sont vastes et révolutionnaires.
Pour en savoir plus :
Article « Quantum control of a cat qubit with bit-flip times exceeding ten seconds » – Nature (2024).
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