Qubits fluxonium : une durée de vie supérieure à 1 milliseconde

Les chercheurs du MIT ont récemment démontré une nouvelle architecture de qubits supraconducteurs qui pourrait constituer une étape importante vers la réalisation d’ordinateurs quantiques à grande échelle. Cette avancée repose sur l’utilisation de qubits fluxonium, qui présentent des avantages significatifs en termes de durée de vie et de précision des opérations.

Une nouvelle approche pour les qubits fluxonium

Les qubits fluxonium sont un type de qubits supraconducteurs qui ont été développés plus récemment que les qubits transmon, largement utilisés dans la recherche sur les ordinateurs quantiques. Les qubits fluxonium ont montré des temps de cohérence plus longs, ce qui signifie qu’ils peuvent effectuer des opérations ou exécuter des algorithmes pendant une période plus longue avant que l’information contenue dans le qubit ne soit perdue.

Dans cette étude, les chercheurs ont réussi à utiliser ces qubits à durée de vie plus longue dans une architecture qui peut supporter des portes quantiques extrêmement robustes et de haute fidélité. Les qubits fluxonium ont ainsi atteint des temps de cohérence supérieurs à une milliseconde, soit environ 10 fois plus longs que les qubits transmon traditionnels.

Une architecture innovante pour un couplage plus fort

L’architecture développée par les chercheurs du MIT consiste en un circuit comprenant deux qubits fluxonium à chaque extrémité, reliés par un coupleur transmon accordable au milieu. Cette architecture fluxonium-transmon-fluxonium (FTF) permet un couplage plus fort que les méthodes qui relient directement deux qubits fluxonium, tout en minimisant les interactions indésirables qui se produisent en arrière-plan lors des opérations quantiques.

Grâce à cette architecture et aux temps de cohérence plus longs des qubits fluxonium, les chercheurs ont pu démontrer une fidélité de porte à un qubit de 99,99 % et une fidélité de porte à deux qubits de 99,9 %. Ces fidélités de porte sont bien supérieures au seuil nécessaire pour certaines méthodes de correction d’erreur courantes et devraient permettre la détection d’erreurs dans des systèmes à plus grande échelle.

En synthèse

Les résultats obtenus par les chercheurs du MIT avec cette nouvelle architecture de qubits supraconducteurs pourraient constituer une avancée majeure dans la réalisation d’ordinateurs quantiques à grande échelle. En exploitant les avantages des qubits fluxonium, cette approche pourrait ouvrir la voie à des ordinateurs quantiques plus performants et plus fiables pour des applications commerciales et industrielles.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce qu’un qubit fluxonium ?

Un qubit fluxonium est un type de qubit supraconducteur qui présente des avantages en termes de durée de vie et de précision des opérations par rapport aux qubits transmon, plus couramment utilisés dans la recherche sur les ordinateurs quantiques.

Quelle est l’importance des temps de cohérence pour les qubits ?

Le temps de cohérence est une mesure de la durée pendant laquelle un qubit peut effectuer des opérations ou exécuter des algorithmes avant que l’information contenue dans le qubit ne soit perdue. Des temps de cohérence plus longs sont généralement associés à des opérations de meilleure qualité et à une fidélité plus élevée.

En quoi consiste l’architecture fluxonium-transmon-fluxonium (FTF) ?

L’architecture FTF est un circuit comprenant deux qubits fluxonium à chaque extrémité, reliés par un coupleur transmon accordable au milieu. Cette configuration permet un couplage plus fort entre les qubits et minimise les interactions indésirables qui se produisent en arrière-plan lors des opérations quantiques.

Quels sont les avantages de cette nouvelle architecture de qubits supraconducteurs ?

Les avantages de cette nouvelle architecture incluent des temps de cohérence plus longs pour les qubits fluxonium, une fidélité de porte à un qubit de 99,99 % et une fidélité de porte à deux qubits de 99,9 %. Ces performances pourraient permettre la détection d’erreurs dans des systèmes quantiques à plus grande échelle et faciliter la réalisation d’ordinateurs quantiques à grande échelle.

Quelles sont les applications potentielles de cette avancée ?

Les résultats obtenus avec cette nouvelle architecture pourraient ouvrir la voie à des ordinateurs quantiques plus performants et plus fiables pour des applications commerciales et industrielles, telles que la résolution de problèmes complexes, l’optimisation, la cryptographie et la simulation de systèmes quantiques.

Légende illustration principale : Cette représentation graphique montre l’architecture des qubits supraconducteurs des chercheurs, avec les qubits de fluxonium en rouge et le coupleur de transmon bleu entre les deux. Crédit : Krantz Nanoart

Papier : “High-Fidelity, Frequency-Flexible Two-Qubit Fluxonium Gates with a Transmon Coupler” – https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.031035 | DOI: 10.1103/PhysRevX.13.031035

Article adapté du contenu de l’auteur : Adam Zewe, MIT