Un jalon de fidélité dans le silicium
Une équipe dirigée par des chercheurs du RIKEN a démontré des fidélités de portes à un qubit supérieures à 99,99 % sur les cinq qubits d'un réseau de qubits de spin en silicium, certaines mesures approchant 99,999 %. Les résultats ont été publiés dans Nature Physics.
La fidélité mesure la fréquence à laquelle une opération quantique produit le résultat escompté. Des taux d'erreur inférieurs à un sur dix mille placent les dispositifs en silicium dans la plage où les schémas de correction d'erreurs peuvent commencer à fonctionner, et il s'agit de la meilleure performance à un qubit rapportée à ce jour pour les qubits de spin en silicium.
Les qubits de spin en silicium stockent l'information dans le spin d'un électron unique. Ils sont environ mille fois plus petits que les transmons supraconducteurs utilisés par la plupart des ordinateurs quantiques actuels, et ils peuvent être fabriqués avec les mêmes outils de fabrication CMOS que les puces informatiques ordinaires, ce qui explique l'intérêt des fonderies.
Faire fonctionner les qubits côte à côte
Le problème plus difficile est le contrôle parallèle. Lorsque plusieurs qubits partagent une même ligne de contrôle micro-ondes, les signaux interfèrent entre eux et la fidélité chute. L'équipe a identifié la principale source de cette dégradation dans un réseau de cinq qubits en silicium et a conçu un protocole d'atténuation fondé uniquement sur des calibrations de phase par paires.
En utilisant des impulsions de contrôle à fenêtre de Kaiser adaptées sur une ligne partagée, les chercheurs ont maintenu des fidélités supérieures à 99,99 % pour chaque qubit individuellement et ont conservé ce niveau en faisant fonctionner jusqu'à trois qubits en même temps. Lorsque les cinq fonctionnaient en parallèle, la fidélité restait à 99,9 % ou plus, le seuil pratique de tolérance aux fautes.
Pourquoi c'est important pour la mise à l'échelle
Les ordinateurs quantiques ont besoin de milliers de qubits pour s'attaquer à des problèmes utiles, et chaque qubit nécessite de l'électronique de contrôle. Si chaque qubit exigeait sa propre ligne dédiée, le câblage seul deviendrait ingérable. Le partage des lignes de contrôle est une voie pour contourner ce goulot d'étranglement.
Seigo Tarucha, qui dirige un projet d'informatique quantique en silicium dans le cadre d'un programme japonais Moonshot, a déclaré qu'un contrôle parallèle fiable est une étape essentielle vers une machine tolérante aux fautes construite sur des qubits de spin en silicium. L'article suggère que l'approche de contrôle devrait s'étendre à des réseaux plus grands, sur la base de la mise à l'échelle de puissance observée par l'équipe. Des laboratoires indépendants vont maintenant tenter de reproduire ces chiffres, ce qui est le test habituel pour des affirmations aussi précises.
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