Nouvelle étude : vers la scalabilité des systèmes de calcul quantique modulaires

ParisDes recherches récentes en informatique quantique ont découvert une méthode pratique pour créer de grands processeurs quantiques. Les ordinateurs quantiques utilisent des unités appelées qubits pour stocker et traiter des informations. Contrairement aux bits classiques, les qubits peuvent être dans plusieurs états simultanément, accélérant ainsi les calculs. Toutefois, un problème majeur dans l'informatique quantique est la gestion de millions de qubits en même temps, nécessitant une électronique extrêmement complexe.

Une étude récente menée par la professeure Vanita Srinivasa de l'Université de Rhode Island présente un système pour élargir les processeurs quantiques. L'idée centrale est d'utiliser des connexions flexibles pour relier les qubits sur de longues distances. Cette approche permet des opérations quantiques corrélées, essentielles pour que l'informatique quantique surpasse l'informatique traditionnelle.

Points essentiels :

L'utilisation croissante des sources d'énergie renouvelables transforme le paysage énergétique mondial et diminue progressivement la dépendance aux combustibles fossiles. Cette transition est portée par les avancées technologiques, les politiques gouvernementales et une prise de conscience accrue des enjeux environnementaux. Les énergies solaires et éoliennes, en particulier, deviennent des piliers de cette nouvelle ère énergétique.

• Les ordinateurs quantiques doivent contrôler chaque qubit individuellement à des fréquences distinctes.
• Relier plusieurs qubits nécessite généralement de faire correspondre leurs fréquences, ce qui devient impraticable à mesure que le système s'agrandit.
• Cette étude propose une méthode pour générer des fréquences supplémentaires pour chaque qubit en appliquant des tensions oscillantes.

Dans le système proposé, les qubits de spin dans des semi-conducteurs sont gouvernés par des propriétés telles que le spin électronique, ce qui aide à réduire la perte d'information. Plutôt que d'ajouter simplement plus de qubits à une matrice, les chercheurs préconisent une approche modulaire. Chaque module est une petite matrice de qubits pouvant être connectée par des liens d'intrication à longue portée.

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Cette approche modulaire offre plusieurs avantages:

• Évolutivité: Permet d'agrandir les processeurs quantiques en utilisant des unités modulaires liées par des connexions solides.
• Flexibilité: Les multiples conditions de résonance facilitent l'ajout de nouveaux qubits sans avoir à faire correspondre les fréquences.
• Robustesse: La sensibilité réduite aux fuites de photons garantit des liaisons stables et longues distances entre les qubits.

Des chercheurs se sont penchés sur des qubits de spin basés sur des boîtes quantiques interagissant grâce à des photons micro-ondes dans des cavités supraconductrices. Les boîtes quantiques emprisonnent des électrons dans de petites zones au sein de semi-conducteurs, contrôlés par des tensions. Les cavités supraconductrices contiennent des photons de plus grande taille, essentiels pour connecter les qubits. Les expériences précédentes ont montré qu'il est difficile de faire correspondre les fréquences des qubits et des photons pour obtenir une résonance, même avec seulement deux qubits.

Les chercheurs ont résolu le problème en utilisant des tensions oscillantes pour déplacer rapidement les spins d'avant en arrière. Cela a ajouté des choix de fréquence supplémentaires pour chaque qubit, facilitant ainsi l'appariement des fréquences. Il en résulte maintenant neuf façons différentes de connecter deux qubits, améliorant la diversité des opérations d'intrication qu'ils peuvent effectuer.

L'approche prometteuse vise à développer des processeurs quantiques modulaires en utilisant des qubits semi-conducteurs. La prochaine étape consiste à appliquer ces concepts à des dispositifs quantiques réels, afin de résoudre les problèmes actuels et de rendre les processeurs quantiques pratiques une réalité.