Saut quantique : l'architecture modulaire pourrait révolutionner l'informatique quantique supraconductrice

Des chercheurs de l'université de Chicago ont dévoilé une architecture modulaire révolutionnaire pour les ordinateurs quantiques supraconducteurs, offrant une alternative efficace et évolutive aux réseaux conventionnels de qubits en 2D. Selon le reporting cette innovation, développée au "Cleland Lab" au sein de la "Pritzker School of Molecular Engineering" (PME), concentre le traffic sur un routeur reconfigurable comme le ferait un concentrateur d'un système modulaire.

Contrairement aux configurations traditionnelles qui limitent les interactions entre qubits, aux voisins les plus proches, cette approche permet de connecter et d'entrelacer deux qubits quelconques dans n'importe quel module. En tirant parti de puces plus petites et à rendement plus élevé, cette conception pourrait ouvrir la voie à des systèmes plus importants sans compromettre leur l'efficacité.

L'innovation de l'équipe comprend des commutateurs quantiques fabriqués à partir de boucles SQUID (dispositif d'interférence quantique supraconducteur) basées sur des condensateurs. Ces commutateurs accordent dynamiquement le flux magnétique pour connecter ou déconnecter les qubits en quelques nanosecondes, ce qui permet d'obtenir des portes quantiques de haute fidélité et de générer des entrelacements. Le hub central atteint ainsi des niveaux de fidélité impressionnants : une moyenne de 96,00 % et un pic de 97,14 %, principalement limités par le déphasage des qubits. En outre, le système a démontré avec succès des états GHZ-3 et GHZ-4 avec des fidélités de respectivement 88,15 % et 75,18 %.

"Un ordinateur quantique ne rivalisera pas nécessairement avec un ordinateur classique en termes de capacité mémoire ou de la taille de l'unité centrale", explique Andrew Cleland, professeur à l'École polytechnique de Paris. "Au lieu de cela, il tire parti d'un dimensionnement fondamentalement différent : Doubler un ordinateur quantique ne nécessite qu'un qubit supplémentaire".

Xuntao Wu, candidat à un doctorat, a souligné le potentiel illimité de la conception basée sur les routeurs : "En principe, il n'y a pas de limite au nombre de qubits qui peuvent être connectés via les routeurs". Cette approche modulaire reprend la structure des systèmes informatiques classiques et promet d'apporter une évolutivité similaire aux processeurs quantiques.

À l'avenir, l'équipe souhaite étendre la plage de couplage de sa plateforme de qubits supraconducteurs et explorer des méthodes d'intégration de qubits distants. "Pour l'instant, la portée des couplages est plutôt moyenne, de l'ordre du millimètre", a déclaré M. Wu.

Alors que l'informatique quantique repousse les frontières, cette architecture modulaire représente une étape importante vers des systèmes évolutifs et tolérants aux pannes.