By Kenna publié le 12 sept. 2022
L'un des plus grands défis dans le développement d'un ordinateur quantique est l'erreur correctionn.m. Les erreurs dans l'informatique quantique sont assez courantes, principalement en raison du bruit environnemental et de la fragilité globale du système. Ces erreurs peuvent entraîner des mesures inexactes et fausser les résultats de la programmation quantique. De nombreuses entreprises, comme IBM ainsi que Google, travaillent sur des moyens de corriger ces erreurs ou de recalibrer les ordinateurs quantiques pour qu'ils soient plus résistants aux erreurs. Dans un nouvel article de Communications Nature, une équipe de l'Université de Princeton propose une méthode alternative à la correction d'erreurs en examinant un système appelé "erreur d'effacement".
Qu'est-ce que la correction d'erreur quantique (QEC) ?
Parce que les qubits, les unités centrales d'un ordinateur quantique, sont assez fragile, ils sont susceptibles d'erreurs. "Le problème central actuel de l'informatique quantique est d'obtenir suffisamment de qubits haute fidélité pour mettre en œuvre la correction d'erreur quantique", a expliqué Jeffrey Thompson, professeur agrégé à l'Université de Princeton et chercheur principal de l'étude dans une interview avec À l'intérieur de la technologie quantique. Pour la plupart des types de correction d'erreur quantique (SÉQ), un algorithme est utilisé pour identifier et réparer les erreurs dans l'ordinateur quantique. Bien que ces algorithmes soient basés sur des approches mathématiques, ils sont loin d'être parfaits. Comme Thompson l'a expliqué : « Dans Standard correction d'erreur quantique, vous devez déterminer à la fois les emplacements et les types d'erreurs qui se sont produites sur vos qubits, à partir d'un ensemble limité d'observations, appelées mesures de syndrome. Bien que ces mesures de syndrome soient utiles pour identifier les erreurs, elles ne conduisent pas toujours à une correction d'erreur réussie. "La correction des erreurs échoue lorsque vous ne disposez pas d'informations suffisantes pour effectuer ces déterminations sans ambiguïté, ce qui se produit lorsqu'il y a trop d'erreurs", a ajouté Thompson.
Recherche d'erreur d'effacement
Au lieu de résoudre ce problème en réduisant le nombre total d'erreurs, Thompson et son équipe ont travaillé pour rendre les erreurs plus faciles à identifier. Ils ont trouvé cela presque par accident en étudiant la structure du qubit d'ytterbium. Les deux électrons de l'enveloppe extérieure de l'ytterbium semblaient jouer un rôle clé dans la correction des erreurs. En plongeant dans les causes physiques de l'erreur, les chercheurs ont pu développer un système où la source de l'erreur efface ou élimine les données inexactes. Le système d'effacement fonctionnait en liant les erreurs quantiques au déplacement d'énergie dans les électrons externes. Thompson appelle ce système particulier une "erreur d'effacement", et il peut aider à montrer où les données sont inexactes. "Une erreur" d'effacement "est un type spécial de jamais qui révèle son propre emplacement, vous pouvez donc utiliser davantage d'informations sur le syndrome pour déterminer le type d'erreur", a déclaré Thompson. "Cela vous permet de gérer plus d'erreurs, et donc d'augmenter les performances de correction d'erreurs." Les erreurs d'effacement sont assez courantes en informatique classique mais ne sont prises en compte que maintenant en informatique quantique.
En utilisant des erreurs d'effacement, les chercheurs ont découvert que leur nouvelle technique pouvait résister à une 4.1% taux d'erreur, ce qui est faisable pour les ordinateurs quantiques actuels. Les systèmes précédents ne pouvaient supporter qu'un taux d'erreur de 1 % avant d'être submergés par un pourcentage d'erreur plus élevé. Thompson pense que ce pourcentage plus élevé peut faire d'un ordinateur quantique plus grand avec plus de qubits une réalité probable. "Si vous avez des qubits qui sont biaisés vers les erreurs d'effacement, vous n'en avez pas besoin d'autant et ils peuvent être moins performants", a ajouté Thompson. "Pour certaines plages de paramètres, les qubits biaisés par l'effacement peuvent nécessiter 10 x ou même 100x moins de qubits pour atteindre un certain niveau de performances QEC par rapport aux qubits conventionnels." Pour de nombreuses entreprises qui cherchent à faire évoluer leurs ordinateurs quantiques, un système d'erreur d'effacement peut être essentiel pour atteindre ces objectifs. "Il peut être possible de reconcevoir subtilement les qubits existants pour y parvenir", a déclaré Thompson. "Il y a beaucoup d'intérêt pour cette idée."
Kenna Hughes-Castleberry est rédactrice à Inside Quantum Technology et communicatrice scientifique à JILA (un partenariat entre l'Université du Colorado à Boulder et le NIST). Ses rythmes d'écriture incluent la technologie profonde, le métaverse et la technologie quantique. Vous pouvez trouver plus de son travail sur son site Web: https://kennacastleberry.com/
