Deux projets sont lancés pour relier les qubits à correction d’erreurs

Depuis de nombreuses années, les calculateurs quantiques font rêver la science, l’économie et la société. Ils promettent de résoudre des opérations arithmétiques complexes face auxquelles les ordinateurs conventionnels échouent. Mais à ce jour, leur utilité se limite à quelques opérations extrêmement spécifiques, car ils sont sujets aux erreurs.

Au cours des dernières années, des chercheurs de l’ETH Zurich se sont consacrés à la correction d’erreurs dans les systèmes quantiques. Dans un cas, ils ont réussi à relier 17 bits quantiques (qubits) physiques de manière à ce que neuf de ces qubits forment ensemble un qubit logique et que les huit autres se chargent de la correction d’erreurs. Dans un autre cas, des ions, c’est-à-dire des atomes chargés, ont été utilisés pour les qubits et leur mouvement été exploité pour stocker de manière stable les informations quantiques. Le problème reste le suivant: un seul qubit logique ne fait pas un calculateur quantique.

Deux équipes et deux technologies pour un même but

L’agence américaine d’encouragement de la recherche IARPA a donc lancé plusieurs projets de recherche fondamentale visant à combiner deux qubits logiques et à transférer l’état quantique d’un qubit logique à un second. Pour ce faire, elle planifie d’investir jusqu’à 40 millions de dollars dans les deux projets SuperMOOSE et MODULARIS. Des chercheurs du PSI et de l’ETH Zurich sont impliqués dans chacun d’eux.

SuperMOOSE est un projet international placé sous la direction d’Andreas Wallraff, professeur à l’ETH Zurich, qui dirige le groupe de recherche Circuits supraconducteurs en informatique quantique au PSI.

MODULARIS est coordonné par l’Université d’Innsbruck (A). Cornelius Hempel, chercheur au PSI et chef du groupe de recherche Informatique quantique avec pièges à ions, ainsi que Jonathan Home, professeur à l’ETH Zurich, y participent.

Dans le cas de SuperMOOSE comme dans celui de MODULARIS, l’ETH Zurich – PSI Quantum Computing Hub à l’Institut Paul Scherrer joue un rôle déterminant, car c’est là que les deux institutions regroupent leurs compétences dans le domaine de l’informatique quantique.

En termes de contenus, SuperMOOSE et MODULARIS poursuivent chacun des technologies différentes. Alors que l’équipe emmenée par Andreas Wallraff mise sur des circuits supraconducteurs, MODULARIS fait face à ces défis sur une base de pièges à ions. Les progrès des deux équipes feront l’objet de publications scientifiques et le succès du projet planifié sur quatre ans sera régulièrement évalué.

«Si nous réussissons à relier deux qubits à correction d’erreurs, nous poserons les bases de futurs calculateurs quantiques qui pourront être utilisé pour un large éventail d’opérations», affirme Andreas Wallraff. Toutefois, pour atteindre cet objectif, il s’agira d’abord de relier des dizaines, puis des centaines, voire des milliers de qubits logiques lors d’autres étapes.

Collaboration internationale indispensable

Les calculateurs quantiques sont considérés comme l’une des technologies clés du XXI^e siècle. Mais leur développement est complexe, chronophage et onéreux. La collaboration internationale dans le cadre de consortiums de recherche est donc indispensable. «Nous sommes très heureux que l’ETH Zurich et le PSI soient directement impliqués dans deux des projets sélectionnés via leur Quantum Computing Hub commun, souligne Cornelius Hempel. Cela montre qu’en créant le hub, nous avons pris la bonne direction. La mise à l’échelle vers des systèmes plus grands, indispensable pour les qubits logiques, fait partie des tâches principales du hub, situé à proximité directe des grandes installations de recherche du PSI. Avec ce soutien financier, nous pouvons évoluer à la pointe mondiale de la recherche quantique dans le cadre de ces deux projets.»

Texte: basé sur un communiqué de presse de l’ETH Zurich avec des compléments de l’Institut Paul Scherrer

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