La correction d'erreur quantique activera les télescopes quantiques

Des chercheurs australiens et singapouriens travaillent sur une nouvelle technique quantique qui pourrait améliorer le VLBI optique. Il est connu sous le nom de Stimulated Raman Adiabatic Passage (STIRAP), qui permet de transférer des informations quantiques sans pertes. Lorsqu'elle est imprimée dans un code de correction d'erreur quantique, cette technique pourrait permettre des observations VLBI dans des longueurs d'onde auparavant inaccessibles. Une fois intégrée aux instruments de nouvelle génération, cette technique pourrait permettre des études plus détaillées des trous noirs, des exoplanètes, du système solaire et des surfaces d'étoiles lointaines.

La technique d'interférométrie consiste à combiner la lumière de plusieurs télescopes pour créer des images d'un objet qui seraient autrement trop difficiles à résoudre. L'interférométrie à très longue base fait référence à une technique spécifique utilisée en radioastronomie où les signaux d'une source radio astronomique (trous noirs, quasars, pulsars, nébuleuses en formation d'étoiles, etc.) sont combinés pour créer des images détaillées de leur structure et de leur activité. Ces dernières années, VLBI a fourni les images les plus détaillées des étoiles qui orbitent autour de Sagitarrius A* (Sgr A*), le SMBH au centre de notre galaxie.

Nous pouvons déjà faire de l'interférométrie à grande base dans les micro-ondes. Cependant, cette tâche devient très difficile dans les fréquences optiques, car même l'électronique la plus rapide ne peut pas mesurer directement les oscillations du champ électrique à ces fréquences.

Le processus qu'ils envisagent impliquerait de coupler de manière cohérente la lumière des étoiles dans des états atomiques "sombres" qui ne rayonnent pas. La prochaine étape, a déclaré Huang, consiste à coupler la lumière avec la correction d'erreur quantique (QEC), une technique utilisée en informatique quantique pour protéger les informations quantiques des erreurs dues à la décohérence et à d'autres "bruits quantiques".

Arxiv - Imagerie d'étoiles avec correction d'erreur quantique.

La combinaison de la lumière des télescopes à travers la planète entière permettrait l'imagerie directe des planètes dans d'autres systèmes solaires. La lumière de l'étoile devrait être masquée pour que nous puissions voir l'exoplanète en détail.

Il y a du travail pour créer des starshades spatiaux pour les grands télescopes au sol. D'autres chercheurs travaillent sur une nouvelle conception ultra-légère qui pourra être construite ou assemblée dans l'espace.

Il existe des ordinateurs quantiques avec des dizaines – ou bientôt des centaines – de qubits qui deviennent disponibles. De nombreux efforts de recherche se sont concentrés sur l'utilisation de ces dispositifs quantiques à échelle intermédiaire bruyants (NISQ) pour démontrer des capacités qui surpassent les ordinateurs classiques. Ici, nous avons proposé une application pour un tel dispositif NISQ pour l'imagerie, où nous protégeons les informations codées dans la lumière des étoiles reçue. Pour le type de bruit dominant, le déphasage, nous montrons qu'un avantage significatif peut être obtenu en utilisant même un simple code de répétition. Pour les types de bruit (même contradictoires) qui corrompent jusqu'à une certaine fraction des qubits.

Les chercheurs du télescope trouvent le seuil de 9.4 % pour lequel l'information quantique de Fisher peut être préservée. Ce seuil est nettement moins strict que celui requis pour le calcul quantique. Pour un déphasage pur, ils peuvent tolérer des taux d'erreur jusqu'à 50 %. Cela signifie que les télescopes à correction d'erreur quantique sont plus faciles que les ordinateurs quantiques à correction d'erreur.

Ils prévoient qu'en s'appuyant sur la théorie du calcul quantique tolérant aux pannes, leur schéma peut atteindre un QFI élevé même avec un fonctionnement QEC imparfait.