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Informatique quantique : des qubits en silicium à la précision record

Julien Bergounhoux
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Informatique quantique : des qubits en silicium à la précision record

© UNSW

Deux équipes de chercheurs travaillant dans le même laboratoire au sein de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) en Australie ont chacune découvert une méthode pour résoudre l'un des principaux obstacles à la création d'un super-ordinateur quantique : la perte de précision.

Elles ont créé deux types de qubits - quantum bits, qui forment la base de l'informatique quantique - atteignant tous deux un taux de précision record de 99,99 %.

 

Des chercheurs australiens de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) en Australie sont parvenus à créer deux types de qubits à la précision inégalée (99,99 %) , l'un sur la base d'un atome de phosphore et l'autre d'un "atome artificiel". Le secret pour atteindre cette précision est de les placer dans une fine couche de silicium spécialement purifié, ne contenant que l'isotope 28Si. Cet isotope est stable (aucune radioactivité décelable), et n'interfère pas avec le qubit, contrairement aux isotopes naturellement présents dans le silicium.

Ces équipes s'étaient déjà illustrées en devenant les premières au monde à créer des qubits à partir du spin d'un atome de phosphore logé dans du silicium, dans des recherches publiées dans Nature en 2012 et 2013.

Un laboratoire, deux avancées

L'équipe d'Andrew Dzurak est parvenue à créer son qubit à partir d'un "atome artificiel" à la conception proche de celle des transistors Mosfet (transistors à effet de champ à grille isolée) utilisés dans l'électronique grand public (voir la publication dans Nature Nanotechnology).

En parallèle, l'équipe d'Andrea Morello a affiné la technique associée au qubit obtenu du spin d'un atome de phosphore "naturel". L'atome de phosphore possède en réalité deux qubits, l'un correspondant au noyau et l'autre à l'électron, et sur le noyau en particulier les chercheurs sont parvenus à obtenir une précision proche de 99,99 % (voir la publication dans Nature Nanotechnology).

Autre record pour cette équipe : celle du temps de cohérence quantique pour un qubit unique dans du silicium, c'est à dire de la durée pendant laquelle l'information quantique a pu être préservée. Plus cette durée est élevée et plus il devient facile d'effectuer des calculs complexes. Les chercheurs ont pu conserver cette information pendant plus de 30 secondes au sein du noyau d'un atome de phosphore. Une éternité à l'échelle quantique.

Le nombre fait la force

Comme l'explique Andrew Dzurak, il existe des méthodes pour corriger les erreurs produites lors des calculs quantiques, mais elles ne sont efficaces que si le taux d'erreur est inférieur à 1 % du total. Leurs expériences sont ainsi parmi les premières au monde à pouvoir s'en servir, et les premières tout court en ce qui concerne des qubits utilisant du silicium.

La prochaine étape pour les chercheurs est de créer des paires de ces qubits super précis. Pour fabriquer un ordinateur quantique véritablement révolutionnaire il faudra réunir des milliers, voire des millions de qubits, et cela pourrait possiblement être atteint en combinant l'utilisation d'atomes naturels et artificiels.

Ci-dessous une vidéo explicative réalisée par les deux groupes de recherche :

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