Une mine canadienne détient-elle la clé pour stabiliser les qubits ?

Les chercheurs en informatique quantique font face à un défi majeur : les rayonnements cosmiques limitent le temps de calcul des ordinateurs quantiques. Pour y remédier, des chercheurs de l’Université de Technologie de Chalmers en Suède et de l’Université de Waterloo au Canada explorent une solution innovante dans une mine située à deux kilomètres de profondeur.

Les rayonnements cosmiques : un obstacle pour les ordinateurs quantiques

Les rayonnements cosmiques, composés de particules hautement chargées provenant de l’espace, perturbent les qubits sensibles des ordinateurs quantiques, les faisant perdre leur état quantique et leur capacité à poursuivre les calculs. Cette découverte récente a poussé les chercheurs suédois et canadiens à unir leurs forces pour trouver une solution dans la salle blanche la plus profonde du monde, située à deux kilomètres sous terre.

Ce projet de recherche unique est mené en collaboration entre l’Université de Technologie de Chalmers, l’Institut de Calcul Quantique (IQC) de l’Université de Waterloo et le SNOLAB près de Sudbury, en Ontario, Canada. Les qubits supraconducteurs fabriqués à Chalmers seront d’abord testés en surface en Suède et au Canada, puis à grande profondeur sous le sol canadien pour comparer les différences entre les deux environnements.

Les avantages de la salle blanche souterraine

Grâce à l’épaisseur de deux kilomètres de roche qui entoure la salle blanche la plus profonde du monde, située dans la mine de Vales Creighton en Ontario, les chercheurs peuvent isoler les qubits des rayonnements cosmiques ou de la radioactivité qui les perturberaient en surface.

«Le SNOLAB maintient le flux de muons le plus bas au monde et dispose de capacités avancées de tests cryogéniques, ce qui en fait un lieu idéal pour mener des recherches précieuses sur les technologies quantiques», explique Jeter Hall, directeur de la recherche au SNOLAB et professeur adjoint à l’Université Laurentienne au Canada.

Pour que les ordinateurs quantiques aient un impact significatif sur la société, les chercheurs doivent d’abord résoudre le problème de la correction des erreurs. Contrairement aux ordinateurs classiques, les systèmes actuels ne sont pas assez puissants pour corriger les erreurs complexes des ordinateurs quantiques. Les méthodes de correction des erreurs utilisées aujourd’hui supposent que chaque erreur causée par les rayonnements cosmiques est indépendante, ce qui est incorrect. Ces erreurs sont souvent corrélées, entraînant la perte de l’état quantique de plusieurs qubits simultanément.

Comprendre et atténuer les effets des rayonnements cosmiques

En augmentant la compréhension des processus des qubits, les chercheurs espèrent trouver des méthodes pour réduire le nombre d’erreurs corrélées.

«Avec ce projet, nous espérons commencer à comprendre ce qui se passe avec la décohérence des qubits en relation avec les rayonnements cosmiques, puis comprendre comment ces rayonnements affectent les qubits de manière plus contrôlée», précise le Dr Chris Wilson, professeur à l’Université de Waterloo et actif à l’Institut de Calcul Quantique en Ontario.

Le Centre Wallenberg pour la Technologie Quantique est une initiative de douze ans, financée en grande partie par la Fondation Knut et Alice Wallenberg. Wacqt vise à placer la Suède à la pointe du domaine en pleine expansion de la technologie quantique.

À travers un programme de recherche étendu, Wacqt développera et sécurisera l’expertise suédoise dans les quatre principaux domaines de la technologie quantique : les ordinateurs et simulateurs quantiques, la communication quantique et les capteurs quantiques.

Le projet principal de Wacqt est de développer et de construire un ordinateur quantique capable de résoudre des problèmes bien au-delà de la portée des meilleurs superordinateurs actuels.

Le projet est réalisé en collaboration entre l’Université de Technologie de Chalmers, l’Institut de Calcul Quantique (IQC) de l’Université de Waterloo, Ontario, Canada, et le SNOLAB près de Sudbury, Ontario, Canada. Il est financé par la subvention «Advanced Characterization and Mitigation of Qubit Decoherence in a Deep Underground Environment», sponsorisée par l’Office de Recherche de l’Armée, le Laboratoire de Recherche de l’Armée du Commandement du Développement des Capacités de Combat des États-Unis.