By Kenna Hughes-Castleberry posté le 12 janv. 2024
Le « Journal Club » d'IQT est une série d'articles hebdomadaires qui analysent un récent document de recherche sur la technologie quantique et discutent de ses impacts sur l'écosystème quantique. Cet article traite d'un article récent publié dans Résultats en physique par des chercheurs de divers instituts du Moyen-Orient qui étudient les ordinateurs quantiques supraconducteurs dotés de portes intriquantes à deux qubits.
Alors que de nombreux types d’ordinateurs quantiques sont en cours de développement, les ordinateurs quantiques supraconducteurs présentent un intérêt particulier pour de nombreuses entreprises en raison de leurs avantages attendus en matière d’évolutivité, de fidélité supérieure et de temps de cohérence plus longs. Les ordinateurs quantiques supraconducteurs utilisent des circuits fabriqués à partir de matériaux supraconducteurs pour créer des qubits. Ces qubits peuvent exister dans un état 0, 1 ou dans toute superposition quantique de ces états, ce qui leur permet d'effectuer des calculs complexes beaucoup plus efficacement que les ordinateurs classiques dans certains scénarios.
Pour mieux comprendre les mécanismes de construction d'un ordinateur quantique supraconducteur, les chercheurs Muhammad AbuGhanem et Hichem Eleuch, associés à divers instituts du Moyen-Orient, ont présenté une analyse complète d'une porte intriquante de deux qubits, appelée porte Dagwood Bumstead (DB), en le contexte d’un quantum bruyant à échelle intermédiaire (INSQ) des ordinateurs. « Dagwood Bumstead » fait référence à un personnage de dessin animé américain. Les chercheurs ont publié leurs résultats dans Résultats en physique.
Une plongée dans les portes enchevêtrées de deux qubits
Ces ordinateurs, en particulier ceux basés sur des qubits supraconducteurs, ont montré des performances supérieures à celles des schémas informatiques classiques. Cependant, ils sont confrontés à des défis importants en raison d’erreurs dans les portes d’intrication à deux qubits, qui sont cruciales pour créer les états intriqués nécessaires au calcul quantique.
La porte DB est étudiée dans cette étude pour son potentiel à exécuter des algorithmes complexes sur des ordinateurs quantiques, en particulier ceux utilisant des qubits supraconducteurs. La porte a été réalisée à l’aide de deux qubits supraconducteurs Josephson couplés capacitivement, sur la base d’une configuration expérimentale issue d’une étude précédente. Les chercheurs ont mené une caractérisation détaillée de la porte DB à l'aide de la tomographie de processus quantique (QPT) et de la tomographie d'état quantique (QST) dans divers environnements : silencieux, bruyants et sur un terrain réel. IBM ordinateur quantique.
Les performances de la porte DB ont été évaluées au moyen de ces expériences de tomographie, révélant une fidélité de porte moyenne de 0.85450, avec une fidélité de processus mesurée à 0.8069705 et une fidélité d'état à 0.8858750. Ces résultats sont significatifs car ils offrent un aperçu de la fonctionnalité de la porte dans différents environnements quantiques, mettant en évidence les défis et le potentiel de la porte DB dans les dispositifs NISQ.
Les impacts sur les qubits supraconducteurs
Cette étude est essentielle pour comprendre les limites et les capacités des dispositifs NISQ, en particulier dans le domaine des qubits supraconducteurs. Les résultats soulignent l’importance de traiter les erreurs dans les portes intriquantes à deux qubits pour exploiter pleinement la puissance de calcul des ordinateurs quantiques. La mise en œuvre et l'analyse réussies de la porte DB représentent un pas en avant dans le développement d'architectures informatiques quantiques évolutives, conduisant potentiellement à des calculs quantiques plus efficaces qui surpassent les méthodes classiques de résolution de problèmes complexes.
En faisant progresser la compréhension et les performances des portes intriquantes à deux qubits, ces travaux contribuent à surmonter l’un des principaux obstacles au développement d’ordinateurs quantiques fiables. Les portes améliorées à deux qubits améliorent directement la fidélité et l’évolutivité des systèmes informatiques quantiques, ce qui est crucial pour la transition des dispositifs NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) actuels vers des ordinateurs quantiques plus avancés et résistants aux erreurs. Ces progrès peuvent accélérer les applications pratiques de l’informatique quantique dans diverses industries, notamment l’industrie pharmaceutique pour la découverte de médicaments, la finance pour les optimisations complexes et la cybersécurité pour les méthodes de chiffrement avancées. De plus, la fiabilité accrue des calculs quantiques résultant de ces recherches pourrait attirer davantage d’investissements et de collaborations dans l’industrie quantique, favorisant ainsi le développement des technologies quantiques. Essentiellement, les conclusions de l’article constituent une avancée technique et une étape cruciale qui pourrait stimuler une croissance et une innovation significatives dans le secteur de l’informatique quantique.
Kenna Hughes-Castleberry est rédactrice en chef d'Inside Quantum Technology et responsable de la communication scientifique chez JILA (un partenariat entre l'Université du Colorado à Boulder et le NIST). Ses domaines d'écriture incluent la technologie profonde, l'informatique quantique et l'IA. Son travail a été présenté dans Scientific American, Discover Magazine, New Scientist, Ars Technica, etc.
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- La source: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/iqts-journal-club-a-look-at-two-qubit-entangling-gates-for-superconducting-quantum-computers/
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