Amazon frappe fort avec Ocelot : cette superpuce quantique réduit les erreurs de 90 % et redéfinit l’avenir de l’informatique

Amazon a récemment dévoilé un pas majeur dans le monde de l’informatique quantique avec son premier puce de calcul quantique nommée Ocelot. Ce développement représente une avancée importante dans la quête de la création d’ordinateurs quantiques tolérants aux fautes, capables de résoudre des problèmes d’importance commerciale et scientifique qui dépassent les capacités des ordinateurs conventionnels actuels. Grâce à une architecture évolutive et une réduction des coûts de correction d’erreurs allant jusqu’à 90%, Ocelot ouvre la voie à un avenir où les ordinateurs quantiques pourront réaliser des calculs fiables et sans erreurs.

L’innovation derrière le qubit de chat

Le qubit de chat est au cœur de l’innovation d’Ocelot. Inspiré par l’expérience de pensée célèbre du chat de Schrödinger, ce type de qubit a la capacité intrinsèque de supprimer certaines formes d’erreurs, ce qui réduit considérablement les ressources nécessaires pour la correction d’erreurs quantiques. C’est la première fois que des chercheurs d’AWS combinent cette technologie avec des composants supplémentaires de correction d’erreurs quantiques sur une micropuce, qui peut être fabriquée de manière évolutive en utilisant des procédés issus de l’industrie de la microélectronique.

Les avancées récentes dans la recherche quantique ont rendu inévitable la disponibilité future d’ordinateurs quantiques pratiques et tolérants aux fautes pour des applications réelles. Selon Oskar Painter, directeur du matériel quantique chez AWS, Ocelot est une étape cruciale sur ce chemin. Cette technologie pourrait réduire le coût des puces quantiques à un cinquième des approches actuelles, accélérant ainsi l’échéance vers un ordinateur quantique pratique de plusieurs années.

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La mémoire logique des qubits

Les recherches publiées dans la revue Nature révèlent que l’utilisation d’un circuit quantique supraconducteur a permis de réaliser une mémoire de qubit logique formée par la concaténation de qubits de chat bosoniques encodés, avec un code de répétition externe de distance d = 5. Un circuit stabilisateur protège passivement les qubits de chat contre les inversions de bits, tandis que le code de répétition, utilisant des transmons ancillaires pour la mesure du syndrome, corrige les inversions de phase des qubits de chat.

Les chercheurs ont étudié la performance et l’évolutivité de la mémoire de qubit logique, constatant que le code de répétition corrigeant les inversions de phase opère en dessous du seuil. L’erreur d’inversion de bit logique est supprimée avec l’augmentation du nombre moyen de photons des qubits de chat, rendue possible par la réalisation d’une porte CX biaisée par le bruit cat-transmon.

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Les défis de l’informatique quantique

Un des plus grands défis de l’informatique quantique est sa sensibilité extrême aux plus petites perturbations ou « bruits » de l’environnement. Vibrations, chaleur, interférences électromagnétiques provenant des téléphones portables et des réseaux Wi-Fi, ou même les rayons cosmiques et les radiations de l’espace peuvent déstabiliser les qubits de leur état quantique, entraînant des erreurs dans le calcul quantique en cours.

Ces problèmes ont historiquement rendu extrêmement difficile la construction d’ordinateurs quantiques capables de réaliser des calculs fiables et sans erreurs de complexité significative. Selon les chercheurs, le plus grand défi n’est pas seulement de construire plus de qubits, mais de les faire fonctionner de manière fiable. Pour résoudre ce problème, les ordinateurs quantiques s’appuient sur la correction d’erreurs quantiques, qui utilise des encodages spéciaux de l’information quantique à travers plusieurs qubits, sous forme de qubits « logiques », pour protéger l’information quantique de l’environnement.

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Le chemin vers des ordinateurs quantiques pratiques

La combinaison innovante de la technologie des qubits de chat et des composants supplémentaires de correction d’erreurs quantiques sur une micropuce représente une avancée majeure vers des ordinateurs quantiques pratiques. Cette approche permet non seulement de détecter et de corriger les erreurs au fur et à mesure qu’elles se produisent, mais aussi de réduire considérablement le coût prohibitif des approches actuelles de correction d’erreurs quantiques, qui nécessitent un nombre colossal de qubits pour obtenir des résultats précis.

Avec ces innovations, Ocelot représente un jalon crucial dans la poursuite de la construction d’ordinateurs quantiques tolérants aux fautes, capables de changer le paysage de l’informatique en abordant des problèmes jusqu’ici insolubles. Quels autres défis l’informatique quantique devra-t-elle surmonter pour transformer cette vision en réalité?