Les chercheurs de l’Université de Surrey ont proposé une nouvelle conception de qubit qui pourrait contribuer à résoudre le problème du maintien de faibles taux d’erreur à mesure que les ordinateurs quantiques prennent de l’ampleur. Présenté dans une étude publiée dans npj Quantum Information, le dispositif Superfluid Helium Oscillator Quantum (SHOQ) utilise de l’hélium-3 superfluide, capable de s’écouler sans frottement.
De nombreux systèmes quantiques actuels reposent sur des circuits supraconducteurs sensibles au bruit électromagnétique et aux charges électriques parasites. À mesure que le nombre de qubits augmente, il devient plus difficile de contrôler ce type de perturbations. L’hélium superfluide, qui ne transporte pas de charge électrique, pourrait quant à lui offrir une protection naturelle contre certains types de bruit électromagnétique.
Selon les calculs des chercheurs, les taux d’erreur du dispositif SHOQ pourraient être environ 100 fois inférieurs à ceux des qubits supraconducteurs traditionnels. La première autrice de l’étude, Dr. Priya Sharma, a déclaré que les composants de l’idée avaient été réunis pour la première fois dans un dispositif microfluidique et que les détails permettant au dispositif de fonctionner comme un qubit avaient été définis. L’équipe prévoit de fabriquer un prototype et de tester ses prévisions lors de la prochaine étape.
Il est prévu que SHOQ soit utilisé avec la technologie quantique supraconductrice plutôt que de remplacer les équipements quantiques actuels. Ainsi, différents types de qubits pourraient assumer différentes fonctions au sein d’un même système. À long terme, le dispositif pourrait également servir de mémoire stockant des informations quantiques pendant que d’autres équipements exécutent les calculs.
Le fonctionnement du dispositif nécessite des températures extrêmement basses ; les chercheurs indiquent que les conditions nécessaires ont déjà été atteintes lors d’expériences menées avec de l’hélium-3 superfluide. Le projet a été mené en collaboration avec Professor Jens Koch, de Northwestern University. Les travaux sur le prototype sont soutenus par l’IAA Commercialisation Fellowship accordée à Dr. Priya Sharma.
Pourquoi est-ce important ?
L’importance de cette proposition tient au fait qu’elle offre une option qui ne constitue pas une simple répétition de l’approche supraconductrice actuelle face aux problèmes de bruit et de contrôle des erreurs, lesquels s’amplifient à mesure que le nombre de qubits augmente. Le recours à un milieu ne transportant pas de charge électrique permet d’envisager SHOQ non pas tant comme un dispositif destiné à construire à lui seul un nouvel ordinateur, mais comme un composant complémentaire susceptible d’assumer certaines fonctions dans les systèmes existants. En particulier, l’idée d’une mémoire capable de préserver les informations quantiques pendant les calculs ne limite pas les domaines d’utilisation de la conception à sa seule capacité de traitement. Toutefois, la question de savoir si l’avantage théorique en matière d’erreurs se manifestera dans un dispositif réel ne pourra être tranchée qu’avec la fabrication du prototype et des tests menés à des températures extrêmement basses ; les résultats actuels ne correspondent pas à une performance obtenue sur un système opérationnel, mais à une proposition de conception qui doit encore être mise à l’épreuve.