Des chercheurs de Silicon Quantum Computing (SQC) ont dévoilé une nouvelle puce de calcul quantique d’une précision sans précédent, marquant une étape importante vers le calcul quantique pratique. Cette réussite découle d’une nouvelle architecture à base de silicium, baptisée « 14/15 », qui exploite les propriétés uniques des atomes de phosphore intégrés dans des tranches de silicium. Cette approche contourne les défis rencontrés par d’autres plates-formes quantiques, telles que les systèmes supraconducteurs ou à ions piégés, en minimisant les taux d’erreur au niveau des qubits fondamentaux.
L’architecture 14/15 : une nouvelle approche de la stabilité des qubits
La principale innovation réside dans la précision avec laquelle ces qubits sont fabriqués. Contrairement à la fabrication traditionnelle de puces en silicium, le processus SQC crée des qubits à l’échelle atomique, soit une taille caractéristique de seulement 0,13 nanomètres. Ce niveau de précision réduit considérablement l’instabilité et les erreurs qui affectent d’autres systèmes, où les qubits sont plus sensibles aux perturbations externes.
Le principal avantage est l’efficacité : étant donné que moins d’erreurs se produisent en premier lieu, moins de frais généraux sont nécessaires pour la correction des erreurs. Cela se traduit par un système plus rationalisé et évolutif.
Des taux de fidélité record
La puce de SQC a démontré des taux de fidélité compris entre 99,5 % et 99,99 % dans un ordinateur à neuf qubits nucléaires et à deux qubits atomiques. Ces résultats, publiés dans Nature le 17 décembre, représentent la première démonstration réussie de l’informatique quantique atomique basée sur le silicium dans des clusters distincts. Les taux de fidélité mesurent l’efficacité des techniques de correction d’erreurs, et les chiffres de SQC sont à la pointe de la technologie pour son architecture.
Alors que d’autres projets affichent un nombre de qubits plus élevé, l’approche de SQC se concentre sur la qualité plutôt que sur la quantité. En effet, l’évolutivité est intégrée à la conception : l’architecture 14/15 permet théoriquement des millions de qubits fonctionnels sans la croissance exponentielle des erreurs observée sur les plates-formes concurrentes.
Pourquoi c’est important : la course à la tolérance aux pannes
L’informatique quantique repose sur le maintien d’états quantiques fragiles (superposition) suffisamment longtemps pour effectuer des calculs. Des erreurs se produisent inévitablement en raison du bruit ambiant, provoquant l’effondrement des qubits et la perte d’informations. C’est pourquoi la correction des erreurs est cruciale, mais elle a un coût : consacrer des qubits supplémentaires pour vérifier et atténuer les erreurs.
L’architecture de SQC minimise ces erreurs à la source, réduisant ainsi le besoin d’une correction d’erreurs approfondie. Cela change la donne, car à mesure que le nombre de qubits augmente, la surcharge requise pour la correction des erreurs augmente également. En abaissant le taux d’erreur de base, SQC réduit ce fardeau, rendant ainsi les ordinateurs quantiques à grande échelle plus réalisables.
Battre la référence : l’algorithme de Grover
La norme industrielle pour tester les performances de l’informatique quantique est l’algorithme de Grover, une fonction de recherche conçue pour démontrer l’avantage quantique par rapport aux ordinateurs classiques. SQC a atteint un taux de fidélité de 98,9 % avec l’algorithme de Grover sans correction d’erreur, surpassant les résultats d’IBM et de Google, qui s’appuient toujours sur l’atténuation des erreurs, même avec un nombre de qubits plus important.
Cela indique que les qubits de SQC sont intrinsèquement plus stables et nécessitent moins de puissance de calcul pour maintenir leur cohérence. Même si des problèmes d’infrastructure subsistent, l’équipe estime que sa plateforme est sur le point d’évoluer jusqu’à des millions de qubits tout en minimisant la consommation d’énergie et la taille physique du système.
Le développement de cette puce constitue une étape cruciale pour faire de l’informatique quantique une réalité, et non seulement une possibilité théorique. En donnant la priorité à la précision plutôt qu’à la mise à l’échelle des qubits par force brute, SQC ouvre la voie à des QPU tolérants aux pannes qui pourraient révolutionner des domaines tels que la médecine, la science des matériaux et l’intelligence artificielle.
