Des chercheurs de l’Université Duke et d’IonQ, l’un des principaux développeurs de solutions d’informatique quantique, ont annoncé le développement d’une nouvelle unité d’opération en informatique quantique : la porte quantique. Tirant parti des solutions d’informatique quantique basées sur la chaîne ionique d’IonQ, la nouvelle porte quantique Toffoli à N-qubits étend les portes standard à deux qubits omniprésentes dans l’industrie de l’informatique quantique et permet à la place d’exploiter plusieurs qubits simultanément pour la même charge de travail, conduisant à des performances plus puissantes et des circuits quantiques plus efficaces. Jusqu’à présent, les portes N-qubit Tofolli n’avaient été démontrées que théoriquement.
« Aucune autre architecture informatique quantique disponible, pas même d’autres ordinateurs quantiques à base d’ions, n’est capable d’utiliser cette nouvelle famille de portes N-qubit », a déclaré le co-fondateur et scientifique en chef d’IonQ, le professeur Christopher Monroe. « C’est parce que les ordinateurs quantiques d’IonQ disposent de manière unique d’une connectivité complète et d’un large bus de communication qui permet à tous les qubits de se parler simultanément. »
Le modèle de qubit et de porte des ordinateurs quantiques actuels utilise généralement un ensemble universel d’opérations, telles que des rotations à un seul qubit et des portes NON contrôlées à deux qubits. Cependant, ceux-ci nécessitent que les charges de travail soient réparties entre plusieurs qubits appariés singuliers (qui ne sont pas conscients des autres états de qubit) pour obtenir l’accélération requise, ce qui est nettement moins efficace que de répartir la charge de travail sur plusieurs qubits (N-qubit) système. Les portes de Toffoli à N-qubit débloquent la possibilité d’effectuer n’importe quel calcul de fonction booléenne souhaité de manière réversible, ce qui est particulièrement important pour les opérations de calcul quantique en raison de leur nature probabiliste.
Malgré toutes les recherches intéressantes et révolutionnaires déjà effectuées dans le domaine, les ordinateurs quantiques sont encore une technologie naissante. Les temps de cohérence (l’intervalle de temps pendant lequel les qubits peuvent maintenir leur état et conserver les informations en cours de traitement) n’empiètent que maintenant sur les échelles de temps humaines – des records pour des temps de cohérence de cinq et dix secondes ont été atteints dans d’autres architectures quantiques cette semaine. Imaginez si votre ordinateur ne pouvait effectuer un travail utilisable que pendant dix secondes à la fois avant que vous deviez appuyer sur le bouton de réinitialisation – c’est l’état actuel de l’informatique quantique. Bien que cette limitation particulière nécessitera encore une quantité incroyable de recherches pour être améliorée, les recherches de l’université IonQ et Duke contribueront à augmenter la complexité et les performances des opérations quantiques dans des temps de cohérence déjà déverrouillés.
« Cette découverte est un exemple de la poursuite de notre développement sur l’architecture technique de pointe que nous avons établie. Elle s’ajoute aux capacités uniques et puissantes que nous développons pour les applications d’informatique quantique », a déclaré Peter Chapman, PDG d’IonQ.
Selon les chercheurs, les nouvelles capacités de N-qubit conduiront à des gains d’efficacité significatifs dans les opérations informatiques quantiques fondamentales telles que l’algorithme de recherche de Grover, les eigensolvers quantiques variationnels (VQE) et les opérations arithmétiques telles que l’addition et la multiplication. En tant qu’opérations fondamentales avec des applications dans les domaines de la chimie quantique, de la finance quantique, de l’apprentissage automatique quantique et des références quantiques, IonQ parie sur les nouvelles portes quantiques N-qubit Toffoli pour s’appuyer sur le leadership de performance de l’entreprise dans le domaine.