Le processeur quantique d’une entreprise finlandaise bat un record de stabilité

La course à l’informatique quantique continue de plus belle, avec des tas d’entreprises et de laboratoires qui se livrent une lutte acharnée pour produire les premiers processeurs quantiques matures. Tout récemment, ce sont les ingénieurs finlandais d’IQM Quantum Computers qui sont revenus à la charge avec une nouvelle puce qui se distingue par sa précision impressionnante, mais surtout par sa stabilité record.

Tout l’enjeu de l’informatique quantique, c’est de réussir à dompter les qbits, les unités logiques qui servent de base à toute cette technologie par analogie avec les bits de l’informatique conventionnelle. Or, ces objets sont particulièrement capricieux.

Contrairement aux bits classiques qui ne peuvent prendre que deux valeurs binaires (0 ou 1), les qbits peuvent exister dans un état intermédiaire grâce au phénomène de superposition quantique. En stockant ainsi des informations complexes sous forme de différences subtiles dans l’état quantique de la matière, il est possible de réaliser des opérations complètement inabordables pour l’appareil grâce auquel vous lisez cet article…

La cohérence, le principal obstacle à l’informatique quantiques

… ou du moins, c’est le cas sur le papier. Pour qu’ils puissent faire leur office, il faut maintenir ces qbits dans cet état de superposition, mais également d’intrication quantique. C’est un phénomène à travers lequel plusieurs particules se retrouvent corrélées de telle manière que leurs états quantiques sont interdépendants, même lorsqu’elles ne sont pas physiquement liées. Mesurer l’état d’une de ces particules revient aussi à déterminer instantanément l’état des autres, quelle que soit la distance qui les sépare.

Lorsque ces deux critères sont remplis, on obtient un système dit « cohérent », et maintenir cette cohérence est le principal défi auquel cette technologie est confrontée aujourd’hui. Ces ensembles de qbits superposés et intriqués sont des entités incroyablement délicates ; la moindre perturbation peut faire s’écrouler cette harmonie fragile et rendre le système inexploitable. Tout l’enjeu, c’est donc de créer un environnement extrêmement stable où les qbits peuvent rester cohérents sur une longue durée pour réaliser diverses opérations avec une grande précision.

Une précision impressionnante

Le communiqué d’IQM, repéré par Live Science, revendique justement un progrès significatif à ce niveau. Pour mesurer les performances d’un processeur quantique, les chercheurs se basent souvent sur une métrique cruciale : le taux d’erreur dans les opérations à deux qbits. Ces tests permettent de vérifier la capacité du système à générer des couples de qbits cohérents, et par extension, de tester la stabilité des fonctions logiques qui servent de bases au fonctionnement des ordinateurs quantiques.

L’entreprise  affirme avoir atteint un taux d’erreur particulièrement faible : 99,91 % de précision avec une marge d’erreur de 0,02 %. Il s’agit d’un chiffre très élevé. Pour resituer le contexte, le record absolu appartient actuellement au TIQC d’Oxford Ionics, qui a atteint une fidélité de 99,999 2 % les tests à 2 qbits.

IQM présente tout de même son score comme un « record », probablement à cause de différences de méthodologie liées à l’utilisation de benchmarks différents.

Un temps de cohérence record

Mais c’est une autre métrique qui rend cette annonce particulièrement impressionnante : le temps de cohérence. Pour tester cet aspect du système, les chercheurs ont mesuré deux paramètres. Le premier, c’est le temps de relaxation (T1) ; il s’agit de la durée pendant laquelle un qbit isolé peut conserver son état quantique avant de retomber à un niveau d’énergie inférieur, le privant de sa fonctionnalité. Le deuxième, c’est le temps de déphasage (T2), la durée pendant laquelle un qbit peut rester cohérent avec ses collègues.

IQM revendique un T1 de 0,964 milliseconde, et un T2 d’1,155 milliseconde. En d’autres termes, les qbits ont pu rester fonctionnels et cohérents pendant environ 1 milliseconde en moyenne.

À première vue, cela pourrait sembler ridiculement faible. Mais dans le contexte de cette technologie balbutiante, c’est un sacré exploit. En effet, les temps de cohérence ne dépassent généralement pas quelques centaines de microsecondes. IQM assure d’ailleurs qu’il s’agit d’un « record » à ce niveau.

Certes, cette durée est encore largement insuffisante pour arriver à un ordinateur quantique mature. Mais il s’agit d’un progrès substantiel. Cela devrait permettre à l’entreprise d’améliorer significativement les performances de ses futures puces quantiques.

Cela témoigne du fait que cette industrie est dans une phase de progression stable, ce qui est toujours très encourageant dans le cas des technologies émergentes. Et plus le rythme d’innovation va s’accélérer, plus nous nous rapprocherons du moment où cette technologie potentiellement révolutionnaire arrivera à maturité. Il conviendra donc de suivre de près l’évolution de la précision, de la cohérence et du nombre de qbits des puces quantiques en attendant les premières applications pratiques à grande échelle.

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