« 0,1 % d’erreur seulement » : cette puce quantique en diamant pulvérise un record de précision historique

Les progrès récents en matière de technologie quantique marquent une étape importante dans le développement des ordinateurs quantiques. Grâce à la collaboration entre Fujitsu et QuTech, une nouvelle avancée a été réalisée dans la réduction du taux d’erreur des portes quantiques. Ces avancées promettent de transformer le paysage technologique en offrant une puissance de calcul sans précédent. Mais qu’est-ce qui rend cette technologie si révolutionnaire, et comment les chercheurs ont-ils atteint un taux d’erreur inférieur à 0,1 % ?

Comprendre les qubits de spin en diamant

Les qubits de spin en diamant représentent une percée significative dans le domaine de l’informatique quantique. À l’intérieur d’un cristal de diamant, deux types de spins, électroniques et nucléaires, se forment à partir des défauts spécifiques de leurs centres colorés. Ces spins peuvent stocker des données quantiques sur de longues périodes, ce qui en fait d’excellents candidats pour des qubits performants. Contrairement aux qubits supraconducteurs qui nécessitent des températures proches du zéro absolu, les qubits de spin en diamant peuvent fonctionner à des températures beaucoup plus élevées, jusqu’à 10 Kelvin, soit 100 fois plus élevées.

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Cette capacité à fonctionner à des températures plus élevées permet aux qubits de spin en diamant de se connecter facilement aux photons, qui sont des particules de lumière, pour transmettre des états quantiques tout en les protégeant du bruit environnemental. En collaboration avec Element Six, une entreprise spécialisée dans les diamants synthétiques, les chercheurs ont créé des diamants avec une faible concentration en isotope de carbone-13, formant un système de deux qubits, l’un étant le spin électronique et l’autre le spin nucléaire du diamant.

Des taux d’erreur record pour l’ordinateur quantique

Les chercheurs ont réussi à réduire de manière significative le taux d’erreur des portes quantiques dans leur système à deux qubits, atteignant des taux inférieurs à 0,1 %, et dans certains cas, aussi bas que 0,001 %. C’est une avancée majeure qui pourrait révolutionner la précision des calculs quantiques. Hans Bartling, chercheur chez QuTech, a expliqué que pour réaliser des portes aussi précises, il a été essentiel de supprimer systématiquement les sources d’erreurs. Cela a commencé par l’utilisation de diamants ultrapurs avec une concentration réduite d’isotopes de carbone-13, qui sont à l’origine du bruit.

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La conception des portes a également été cruciale pour découpler soigneusement les qubits de spin les uns des autres et des interactions avec le bruit restant dans l’environnement. Les chercheurs ont utilisé une méthode appelée « tomographie des ensembles de portes » pour caractériser et optimiser les erreurs et la force des impulsions des portes. Après avoir testé le système quantique avec un algorithme artificiel et une grande séquence de portes, ils ont conclu que le système était précis et bien compris.

Les implications futures de ces découvertes

Les avancées réalisées par Fujitsu et QuTech ouvrent la voie à des développements futurs passionnants dans le domaine de l’informatique quantique. L’objectif des chercheurs est maintenant d’augmenter le nombre de spins nucléaires dans le système et de développer des interconnexions optiques pour accroître le nombre de qubits gérables. Cela pourrait permettre la création de réseaux quantiques à grande échelle, transformant la façon dont nous traitons et partageons les informations.

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Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Physical Review Applied, soulignant l’importance de ces découvertes pour la communauté scientifique. La capacité à exploiter pleinement le potentiel des qubits de spin en diamant pourrait marquer le début d’une nouvelle ère dans l’informatique quantique, offrant des solutions à des problèmes complexes qui sont actuellement hors de portée des ordinateurs classiques.

Un partenariat scientifique international

Cette réalisation exceptionnelle est le fruit d’une collaboration internationale entre des chercheurs de différents horizons. Fujitsu, une entreprise japonaise renommée, et QuTech, un centre de recherche basé aux Pays-Bas et affilié à l’Université de Technologie de Delft, ont uni leurs forces pour repousser les limites de l’informatique quantique. Ce partenariat démontre l’importance de la coopération mondiale dans le domaine de la recherche et de l’innovation technologique.

En travaillant ensemble, ces équipes ont réussi à combiner leurs expertises respectives pour surmonter des défis techniques complexes et atteindre des niveaux de précision sans précédent. Ce type de collaboration est essentiel pour accélérer le développement de technologies de pointe et garantir que les bénéfices de l’informatique quantique puissent être partagés à l’échelle mondiale. Alors que la recherche continue d’évoluer, comment ces collaborations internationales façonneront-elles l’avenir de la technologie quantique ?

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