Le monde quantique est fragile; Des codes de correction d'erreur sont nécessaires pour protéger les informations stockées dans un objet quantique de la détérioration des effets du bruit. Maintenant, une équipe de physiciens quantiques de l'Université d'Innsbruck a développé un protocole pour transmettre des informations quantiques entre les éléments constitutifs encodés différemment d'un futur ordinateur quantique, tels que les processeurs et les souvenirs.
Les futurs ordinateurs quantiques pourront résoudre des problèmes lorsque les ordinateurs conventionnels échouent aujourd'hui. Cependant, nous sommes encore loin de toute implémentation à grande échelle, car les systèmes quantiques sont très sensibles au bruit environnemental. Bien que les systèmes puissent être protégés du bruit en principe, les chercheurs n'ont pu construire que de petits prototypes d'ordinateurs quantiques expérimentalement. Une façon de réduire le taux d'erreur consiste à coder des informations quantiques non dans une seule particule quantique mais dans plusieurs objets quantiques. Ces bits ou qubits quantiques logiques sont plus robustes contre le bruit. Au cours des dernières années, les physiciens théoriques ont développé toute une gamme de codes de correction d'erreur et les ont optimisés pour des tâches spécifiques. Les physiciens Hendrik Poulsen Nautrup et Hans Briegel de l'Institut de physique théorique de l'Université d'Innsbruck et de Nicolai Friis, maintenant à l'Institut d'optique quantique et d'informations quantiques à Vienne, ont trouvé une technique pour transférer des informations quantiques entre les systèmes qui sont encombrés différemment.
Interface entre le processeur et la mémoire
Semblable aux ordinateurs classiques, les futurs ordinateurs quantiques pourraient être construits avec différents composants. Les scientifiques ont déjà construit expérimentalement des processeurs quantiques à petite échelle, et ils ont utilisé différents protocoles pour coder des qubits logiques: par exemple, pour les processeurs quantiques, ils utilisent des codes de couleur dits et pour les codes de surface des souvenirs quantiques. «Pour que les deux systèmes interagissent mécaniquement les uns avec les autres, nous devons les connecter», explique Ph.D. Étudiant Hendrik Poulsen Nautrup. «Nous avons développé un protocole qui nous permet de fusionner des systèmes quantiques codés différemment.» Les scientifiques suggèrent de modifier localement des éléments spécifiques des bits quantiques codés. Ce processus est également appelé chirurgie du réseau, qui est utilisé pour coupler des systèmes tels que les processeurs quantiques et les souvenirs. Une fois que les systèmes sont temporairement «cousus» ensemble, les informations quantiques peuvent être téléportées du processeur à la mémoire et vice versa. «Semblable à un bus de données dans un ordinateur conventionnel, les scientifiques peuvent utiliser cette technique pour connecter les composants d'un ordinateur quantique», explique Poulsen Nautrup.
Ce nouveau schéma est une autre étape vers la construction d'un ordinateur quantique universel et la recherche pour la réalisation expérimentale est en cours. La recherche a été menée dans le cadre du programme de doctorat atomes, de la lumière et des molécules offerts à l'Université d'Innsbruck et a été financé par le Fonds scientifique autrichien et la Templeton World Charity Foundation.
Référence: «Interface tolérante aux pannes entre les souvenirs quantiques et les processeurs quantiques» par Hendrik Poulsen Nautrup, Nicolai Friis et Hans J. Briegel, 6 novembre 2017,Communications de la nature.
Deux: 10.1038 / S41467-017-01418-2
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