Une avancée majeure dans le domaine de l’informatique quantique a été réalisée par des chercheurs d’Oxford, qui ont réussi à transférer des données entre deux ordinateurs quantiques distants de deux mètres, grâce à la téléportation quantique. Cela ouvre de nouvelles perspectives pour le développement des réseaux quantiques, permettant des calculs plus complexes.
La semaine dernière, des chercheurs de l’Université d’Oxford ont publié un article dans Nature décrivant comment ils ont utilisé la téléportation quantique pour transférer des données entre deux ordinateurs quantiques placés à environ deux mètres l’un de l’autre. Ils affirment que la distance est sans importance, car l’expérience aurait dû fonctionner indépendamment de l’emplacement de chaque ordinateur. Cette avancée est remarquable car elle résout partiellement un obstacle majeur dans le domaine de l’informatique quantique.
Contrairement aux transistors, utilisés dans les ordinateurs traditionnels, les ordinateurs quantiques fonctionnent avec des qubits. Les qubits offrent potentiellement plus d’options que le système on/off des transistors, facilitant des calculs beaucoup plus complexes. Cependant, les ingénieurs n’ont pas encore trouvé comment miniaturiser le hardware, et il faut des dizaines de milliers de qubits pour effectuer des calculs complexes.
Entre-temps, les chercheurs s’efforcent de trouver des moyens de relier plusieurs ordinateurs quantiques pour agir comme une seule unité. L’idée n’est pas très différente de l’informatique distribuée avec des ordinateurs traditionnels – connectant plusieurs ordinateurs sur un réseau pour travailler sur un seul problème. Le pliage des protéines en est un exemple. En fait, l’article de recherche est intitulé « Informatique quantique distribuée à travers un lien de réseau optique ».
Cependant, les ordinateurs quantiques ne peuvent pas communiquer de la même manière que les PC. Pour mettre en réseau deux (ou théoriquement plus) ordinateurs quantiques, des objets quantiques doivent être positionnés aux extrémités d’envoi et de réception. Ces objets doivent ensuite devenir intriqués. L’intrication place les deux qubits dans un état inconnu mais connecté – pensez au chat de Schrödinger. Une fois que l’état du qubit est mesuré à l’extrémité d’envoi, le qubit intriqué de réception prend instantanément le même état.
Sans entrer dans les opérations complexes de l’informatique quantique, le fait d’intriquer des qubits sur deux ou plusieurs machines situées à différents endroits indique qu’il est possible de construire un réseau quantique. De telles interconnexions peuvent fournir les qubits supplémentaires nécessaires pour exécuter des programmes et des opérations plus complexes.
a,b, (1) Décompositions CZ de l’iSWAP distribué (a) et des circuits SWAP (b), comprenant respectivement deux et trois instances de QGT. (2) Les matrices de processus reconstruites pour les portes iSWAP (a) et SWAP (b) indiquent des fidélités moyennes de porte de 70(2)% et 64(2)%, respectivement. c, L’algorithme de Grover. (1) Circuit comprenant deux instances de QGT : la première implémente l’appel oracle de Grover, qui marque un état particulier, a, et la seconde implémente le circuit de diffusion. (2) Résultats de mesure de 500 répétitions de l’algorithme de Grover par état marqué ; la probabilité de succès moyenne est de 71(1)%. Toutes les barres d’erreur indiquent un écart type.
De plus, les données intriquées fournissent des calculs plus précis. Le transfert d’informations d’un ordinateur quantique vers une machine traditionnelle, que nous pouvons lire et interpréter, présente un taux d’erreur plus élevé – un autre obstacle que les scientifiques ont eu du mal à atténuer. Le transfert d’états de qubits d’un ordinateur quantique à un autre est sans perte, ce qui signifie que les chercheurs n’ont pas à se soucier des erreurs jusqu’à ce que les ordinateurs liés renvoient un résultat.
Pour réaliser cette avancée, les scientifiques ont créé deux pièges à ions (en tête) connectés par un câble optique de deux mètres. Chaque piège contenait un ion de strontium et un ion de calcium. L’ion de calcium servait d’unité de mémoire locale, tandis que l’ion de strontium agissait comme l’interface du réseau quantique. Le câble optique permettait aux lasers de tirer des photons pour initier l’intrication.
Bien que l’intrication n’ait pas été réussie à 100% avec chaque photon émis, un échec n’a pas perturbé les états des ions, permettant ainsi aux chercheurs de continuer à essayer sans avoir à réinitialiser l’expérience entière. De plus, l’intrication produisait un photon mesurable, ce qui signalait à l’équipe qu’elle avait atteint l’intrication, un sous-produit chanceux et significatif.
Une fois intriqués, les scientifiques pouvaient « téléporter » des opérations de porte spécifiques vers les ions récepteurs. Après de nombreux tests de l’algorithme de Grover, l’équipe a constaté que le réseau simple renvoyait des calculs exacts environ 70% du temps. Cependant, ils ont noté que les erreurs n’étaient pas liées au processus de téléportation. Comme prévu, les opérations locales à chaque extrémité du hardware produisaient les erreurs. L’équipe pense qu’en utilisant du hardware quantique commercial, des résultats plus précis seront obtenus.
C’est un développement révolutionnaire dans le domaine de l’informatique quantique, mais il en est encore aux balbutiements. Bien que la téléportation ne soit pas limitée par la distance, elle est contrainte par la longueur du câble optique disponible. Il n’est pas clair si l’infrastructure optique existante pourrait être utilisée, mais il est peu probable, considérant que le bruit du réseau pourrait poser problème. Néanmoins, le fait que nous ayons développé un moyen pour les ordinateurs quantiques d’échanger des données instantanément est incroyable.