Les qubits des ordinateurs quantiques supraconducteurs peuvent désormais être lus plus rapidement que jamais grâce à un nouveau système de mesure.
Les physiciens du RIKEN ont trouvé un moyen d’accélérer la lecture des qubits dans les ordinateurs quantiques supraconducteurs, ce qui devrait contribuer à les rendre plus rapides et plus fiables. Après avoir été pendant des décennies des propositions théoriques, les ordinateurs quantiques fonctionnels commencent tout juste à voir le jour. Pour les expérimentateurs tels que Peter Spring du Centre de calcul quantique du RIKEN (RQC), c’est un moment propice pour travailler dans ce domaine.
« C’est très excitant. On a l’impression que c’est un domaine en pleine évolution qui a beaucoup d’élan », déclare M. Spring. « Et on a vraiment l’impression que les expériences rattrapent la théorie. »
Lorsqu’ils seront mis en service, les ordinateurs quantiques matures promettent de révolutionner l’informatique, car ils seront capables d’effectuer des calculs qui dépassent largement les capacités des superordinateurs actuels. Et il semble que cette perspective ne soit pas si lointaine.
Actuellement, une demi-douzaine de technologies se disputent le titre de plateforme privilégiée pour les ordinateurs quantiques de demain. L’une des technologies favorites est celle basée sur des circuits électriques supraconducteurs. L’un de ses avantages est sa capacité à effectuer des calculs plus rapidement que les autres technologies.
En raison de la nature très sensible des états quantiques, il est essentiel de corriger régulièrement les erreurs qui peuvent s’être glissées dans le système. Cela nécessite de mesurer à plusieurs reprises une sélection de qubits, les éléments constitutifs des ordinateurs quantiques. Mais cette opération est plus lente que les opérations de porte quantique, ce qui en fait un goulot d’étranglement.
« Si la mesure des qubits est beaucoup plus lente que les autres opérations, cela devient alors un goulot d’étranglement au niveau de la vitesse d’horloge », explique M. Spring. « Nous voulions donc voir à quelle vitesse nous pouvions effectuer des mesures de qubits dans un circuit supraconducteur. »
Aujourd’hui, Spring, Yasunobu Nakamura, également du RQC, et leurs collègues ont trouvé un moyen de mesurer simultanément quatre qubits dans des ordinateurs quantiques supraconducteurs en un peu plus de 50 nanosecondes, soit environ deux fois plus vite que le record précédent.
Un filtre spécial garantit que la ligne de mesure utilisée pour envoyer les signaux de mesure n’interfère pas avec le qubit lui-même. M. Spring et ses collègues ont réalisé ce filtre en « couplant » un résonateur de lecture avec un résonateur de filtre de manière à ce que l’énergie des qubits ne puisse pas s’échapper par la ligne de mesure.
Ils ont ainsi pu mesurer les qubits avec une très grande précision, ou « fidélité ». « Nous avons été surpris par la haute fidélité de la lecture », conclut M. Spring. « Sur le meilleur qubit, nous avons atteint une fidélité de plus de 99,9 %. Nous ne nous attendions pas à un tel résultat en si peu de temps. »
L’équipe vise à obtenir des mesures de qubits encore plus rapides en optimisant la forme de l’impulsion micro-ondes utilisée pour la mesure.
Spring, P. A., Milanovic, L., Sunada, Y., Wang, S. van Loo, A. F., Tamate, S. & Nakamura, Y. Fast multiplexed superconducting-qubit readout with intrinsic Purcell filtering using a multiconductor transmission line. PRX Quantum 6,020345 (2025). doi: 10.1103/PRXQuantum.6.020345
Source : RIKEN
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