Des chercheurs du RIKEN, au Japon, ont montré qu’un contrôle de haute fidélité peut être maintenu sur cinq qubits en silicium manipulés simultanément. Ces travaux sont présentés comme une étape essentielle vers un ordinateur quantique tolérant aux pannes.
Les qubits en silicium intéressent les chercheurs parce qu’ils peuvent être fabriqués avec les mêmes procédés industriels que ceux des puces informatiques actuelles. Cependant, ils perdent généralement en précision lorsque plusieurs qubits sont contrôlés en même temps, a indiqué le RIKEN.
« Cela montre qu’un contrôle de haute fidélité peut être maintenu même lorsque plusieurs qubits sont manipulés simultanément », a déclaré Leon Camenzind, chercheur au RIKEN et co-premier auteur de l’étude, cité par Tech Explorist.
Corriger une erreur de phase cachée
L’équipe a découvert que la principale source d’erreurs était le déplacement de Stark alternatif (AC Stark shift). Dans cet effet, les signaux micro-ondes de commande modifient les niveaux d’énergie d’un qubit et décalent la phase de son état quantique. Les cinq qubits étaient pilotés par une seule ligne micro-onde partagée, selon le RIKEN. Les chercheurs n’ont pas calibré séparément chaque groupe de qubits possible. Ils ont plutôt mesuré des paires de qubits, puis combiné ces corrections pour des groupes plus grands, d’après The Brighter Side of News.
Selon la même source, le dispositif repose sur du silicium-28 isotopiquement purifié, intégré dans une structure silicium-germanium. Lorsqu’ils étaient utilisés un par un, tous les qubits ont atteint des fidélités de porte bien supérieures à 99,99 %, et les meilleurs se sont approchés de 99,999 %. L’équipe a mesuré ces valeurs par benchmarking randomisé, avec des impulsions de commande mises en forme.
Limites persistantes
Lorsque les cinq qubits fonctionnent simultanément, la puissance micro-onde supplémentaire provoque une « décohérence induite par le pilotage », une perte de cohérence quantique que la calibration de phase ne permet pas de corriger, selon le RIKEN. Les auteurs estiment que le même schéma de contrôle pourrait atteindre une dizaine de qubits avec la conception actuelle du dispositif.
Un autre preprint, publié en août par des chercheurs du même domaine, fait état d’une fidélité des opérations sur un seul qubit supérieure à 99,999 % dans de meilleures conditions. Il note aussi que l’échauffement dû aux micro-ondes pose problème même lorsqu’un seul spin est piloté.
Ces travaux ont été dirigés par Yi-Hsien Wu et Camenzind, avec des collaborateurs à Taïwan, en Suisse et aux Pays-Bas, d’après Bioengineer.org.
« Notre objectif à long terme est de construire un ordinateur quantique tolérant aux pannes fondé sur des qubits de spin en silicium, et un contrôle parallèle fiable est une étape essentielle pour y parvenir », a ajouté Seigo Tarucha, qui dirige un projet d’informatique quantique en silicium dans le cadre de l’Objectif 6 du programme Moonshot du Japon, selon le RIKEN.
Wu, Y., Camenzind, L., at al. (2026) Simultaneous High-Fidelity Single-Qubit Gates in a Spin Qubit Array. Nat. Phys. doi: 10.1038/s41567-026-03466-2
Source : RIKEN
