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Des chercheurs du CEA Iramis ont mis au point un dispositif de lecture d’un bit quantique supraconducteur, élément indispensable à un futur ordinateur quantique. Ce dispositif permet de lire sans le détruire le qubit avec une "fidélité" de lecture de 92 %, une performance suffisante pour envisager de l’utiliser dans un processeur élémentaire à quelques qubits. Ces travaux font l’objet d’une publication dans Nature Physics.
Même s’il reste aujourd’hui un rêve de physicien, l'ordinateur quantique fait l’objet de nombreuses recherches car il permettrait de traiter l'information plus efficacement, grâce au parallélisme massif qu'offrent les lois de la mécanique quantique*.
Le développement de plusieurs familles de bits quantiques (qubits) progresse rapidement dans de nombreux laboratoires de par le monde. C'est notamment le cas des qubits réalisés dans de petits circuits supraconducteurs, sur lesquels le CEA mène des recherches depuis une dizaine d’années.
Les chercheurs du CEA Iramis ont inventé un dispositif qui permet de lire un tel qubit avec une bonne fidélité (faible taux d’erreur), sans le détruire.
La lecture d’un bit d’information, étape tout à fait anodine dans le cas des bits classiques de nos ordinateurs, est particulièrement difficile pour un bit quantique dont l'état 1 tend naturellement à se transformer en 0 avant que la lecture ne soit terminée.
"Le nouveau dispositif de lecture que nous avons mis au point est basé sur un oscillateur micro-ondes supraconducteur entourant le qubit, expliquent les chercheurs de l’Iramis. Une impulsion micro-ondes est envoyée à l'oscillateur, qui adopte alors un état d'oscillation dont la phase est déterminée par l'état 0 ou 1 du qubit en début de mesure. L’oscillation se maintient ensuite avec la même phase, même si le qubit "relaxe" de l'état 1 vers l'état 0. La mesure ultérieure de cette phase permet donc de déterminer correctement l'état initial du qubit."
La fidélité de lecture du dispositif de l’Iramis atteint 92% et préserve au mieux l’état du qubit. Ces résultats figurent parmi les meilleurs obtenus pour la lecture de qubits supraconducteurs et sont suffisants pour envisager d’utiliser ce dispositif de lecture dans un processeur élémentaire à quelques qubits.
Pour aller plus loin
* L'article "Vers des processeurs quantiques" du magazine Clefs CEA consacrés aux nanosciences et aux nanotechnologies.
* Le site internet del'Institut Iramis où sont notamment menés des recherches sur l'électronique quantique et la nanoélectronique
*Dans un ordinateur classique, l’information est stockée sous forme de bits prenant chacun la valeur 0 ou la valeur 1. Dans l’ordinateur quantique les éléments de mémoire deviennent des bits quantiques, ou qubits : ceux-ci peuvent se trouver « à la fois » dans les deux états 0 et 1, au sens de la mécanique quantique (on parle de superposition d’états). Un ordinateur exploitant cette possibilité pourrait donc effectuer en une seule fois un même calcul portant sur de nombreuses valeurs différentes d’un paramètre d’entrée, stockées « simultanément » dans un même registre de qubits. Pour certaines tâches, ce traitement massivement parallèle surpasse tout ordinateur classique.
source http://www.cea.fr/le_cea/actualites/lecture_haute-fidelite_pour_ordinateur_quantiq-22894
Ven 9 Oct - 9:45