Trois équipes de chercheurs distinctes dans le monde ont démontré que l’informatique quantique à base de silicium est plus vivante que prévu. Dans des expériences indépendantes, les équipes ont présenté des architectures quantiques fonctionnant au-dessus du seuil de précision de 99 % – l’exigence d’un calcul tolérant aux pannes et une étape cruciale pour l’utilité des systèmes quantiques.
Originaires d’Australie, des Pays-Bas et du Japon, les trois équipes ont démontré une précision supérieure à 99% pour les opérations à un et deux qubits – les matrices quantiques les plus simples. Leurs approches diffèrent cependant. Les équipes de l’Université de technologie de Delft, aux Pays-Bas, et de l’Institut RIKEN, au Japon, ont exploité des systèmes basés sur des points quantiques au silicium. L’équipe de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud, en Australie, a créé son système à trois qubits en associant un électron à son système de deux noyaux de phosphore par implantation d’ions dans le silicium – l’un des processus fondamentaux de fabrication des micropuces traditionnelles.
En raison de leurs approches différentes, les équipes ont atteint différents niveaux de précision. L’équipe australienne a démontré une précision de 99,95 % avec des opérations à un qubit et de 99,37 % pour des opérations à deux qubits dans un système à trois qubits. L’équipe néerlandaise, dirigée par le physicien Seigo, a atteint une précision de 99,87 % pour les opérations à un qubit et de 99,65 % pour les opérations à deux qubits dans les points quantiques. Et enfin, l’équipe japonaise, dirigée par le physicien Akito Noiri du RIKEN, a atteint une précision de 99,84 % pour les opérations à un qubit et de 99,51 % pour les opérations à deux qubits, également en points quantiques.
Les ordinateurs quantiques utilisent des analogues quantiques à l’unité de base du bit binaire d’information. Les qubits sont uniques car ils peuvent exister dans des états de superposition, contenant les informations correspondant à 0, 1, et à la fois zéro et un simultanément. Il permet aux ordinateurs quantiques d’effectuer des calculs basés sur des probabilités. Les ordinateurs quantiques sont plus sujets aux erreurs que les systèmes informatiques déterministes.
« Lorsque les erreurs sont si rares, il devient possible de les détecter et de les corriger lorsqu’elles surviennent. Cela montre qu’il est possible de construire des ordinateurs quantiques qui ont suffisamment d’échelle et suffisamment de puissance pour gérer des calculs significatifs », explique le physicien Andrea Morello, chef de l’équipe de recherche australienne. Cela devient alors une question d’échelle.
C’était la première fois que les chercheurs atteignaient de tels niveaux de précision dans l’informatique quantique à base de silicium. Beaucoup considèrent l’informatique quantique à base de silicium comme le cousin pauvre et éloigné d’approches plus exotiques du monde du traitement quantique, telles que les supraconducteurs topologiques, les ions piégés et les architectures quantiques basées sur la photonique. Cependant, il vient de surpasser la concurrence.
« Le résultat présenté rend les qubits de spin, pour la première fois, compétitifs par rapport aux circuits supraconducteurs et aux pièges à ions en termes de performances de contrôle quantique universel », a déclaré Seigo Tarucha, chef de l’équipe néerlandaise. « Cette étude démontre que les ordinateurs quantiques au silicium sont des candidats prometteurs, avec la supraconductivité et les pièges à ions, pour la recherche et le développement en vue de la réalisation d’ordinateurs quantiques à grande échelle. »
Il semble que la recherche en informatique quantique ait atteint le point d’ébullition. Suffisamment d’ingénieurs, de physiciens et de scientifiques talentueux consacrent désormais leur travail à la technologie de manière à débloquer des réalisations parallèles – un tournant, à coup sûr – et un avenir radieux pour le quantique.