ordinateur-quantique-aide-à-concevoir-un-meilleu-ordinateur-quantique

Un ordinateur quantique a été utilisé pour concevoir un qubit amélioré qui pourrait alimenter la prochaine génération d’ordinateurs quantiques plus petits, plus performants et plus fiables. L’exploitation de la capacité des processeurs quantiques à simuler le comportement des circuits quantiques que les ordinateurs classiques ne peuvent pas simuler pourrait nous permettre de développer rapidement des prototypes.

Des ordinateurs qui s’optimisent eux-mêmes

À mesure que les puces d’ordinateurs classiques sont devenues plus complexes et sont passées de dizaines de composants à des milliers, des millions, et même des milliards, il est rapidement devenu impossible de les concevoir manuellement. Depuis des décennies, il est courant d’utiliser les ordinateurs eux-mêmes pour aider à créer et à optimiser les nouveaux modèles de puces pour la prochaine génération d’ordinateurs.

Mais il est impossible de simuler le fonctionnement de tous les processeurs quantiques, à l’exception du plus simple, à l’intérieur d’un ordinateur classique. En effet, les ressources informatiques requises croissent de manière exponentielle à mesure que l’on ajoute des qubits.

Maintenant, des chercheurs de l’université des sciences et technologies de Chine à Shanghai ont appliqué la même approche d’amorçage que celle utilisée en informatique classique pour concevoir de nouveaux ordinateurs quantiques.

Le plasonium offre de meilleures performances

Ces recherches ont conduit à l’invention d’un nouveau type de qubit, appelé plasonium, qui est physiquement plus petit, moins bruyant et capable de conserver son état plus longtemps que le qubit actuellement conçu par ce groupe. L’équipe estime que ces travaux ouvrent la voie à la conception de processeurs quantiques avancés à l’aide de machines qui existent actuellement.

Peter Knight, de l’Imperial College de Londres, estime que ce concept est intriguant mais aussi intuitif. « Si vous pensez à une machine classique qui essaie de simuler un processeur quantique, c’est un travail difficile. Il est donc évident qu’une fois que l’on dispose d’un processeur quantique, il faut voir si l’on peut l’utiliser à cette fin. Cela leur a déjà donné de nouvelles idées ».

Selon M. Knight, cette nouvelle conception des qubits offre des avantages mais aussi, et c’est crucial, réduit plusieurs caractéristiques gênantes des circuits de la génération actuelle.

Un algorithme appelé « variational quantum eigensolver », souvent utilisé en chimie quantique pour calculer les niveaux d’énergie des molécules, a permis à l’équipe de simuler le comportement des particules dans les circuits quantiques et d’éliminer les propriétés négatives tout en développant les caractéristiques positives, le tout sans avoir à construire un grand nombre de prototypes physiques.

Ils sont plus petits

Les qubits de plasonium ne mesurent chacun que 240 micromètres de long, soit à peine 40 % d’un qubit typique appelé transmon, et leur utilisation permettra de miniaturiser les gros processeurs actuels. Cela sera essentiel car les futurs ordinateurs quantiques devront passer de dizaines de qubits, comme la plupart le font aujourd’hui, à des millions ou des milliards pour effectuer des tâches utiles.

La réduction du « bruit » dans les ordinateurs quantiques est un autre obstacle essentiel entre les machines actuelles et les puissants ordinateurs quantiques. Il est important de noter que le plasonium est également moins bruyant que le qubit transmon existant de ce groupe.

La correction d’erreurs est une caractéristique standard des ordinateurs classiques, qui permet de lutter contre les « renversements de bits » occasionnels et bruyants, lorsqu’un seul bit rencontre une erreur due à une particule chargée qui traverse l’univers et entre en collision avec un électron dans une puce. Mais le problème est bien plus complexe et plus difficile à résoudre dans l’informatique quantique.

Le nouveau type de qubit présente également une autre caractéristique souhaitable appelée anharmonicité forte. Un qubit a deux états possibles, 1 et 0, mais il existe souvent d’autres états qui peuvent aussi être atteints accidentellement, ce qui entraîne des erreurs de calcul.

Le plasmodium rencontrera moins de problèmes de calcul

Si ces états supplémentaires indésirables se trouvent à des intervalles réguliers de puissance après 0 et 1, la probabilité d’y tomber accidentellement pendant le fonctionnement est plus élevée. Les états supplémentaires du plasonium sont variés et donc moins susceptibles d’être trouvés accidentellement. Cela signifie que le plasmodium rencontrera moins de problèmes de calcul en cours de fonctionnement.

Cette recherche a été pré-publiée dans arXiv.

Source : New Scientist
Crédit photo : iStock