Lecture haute-fidélité pour ordinateur quantique

Publié par Michel le 12/10/2009 à 00:00
Source: CEA
Illustration: CEA/DSM/DRECAM/Groupe Quantronique/Yuvanoe
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 (Le processeur, ou CPU (de l'anglais Central Processing Unit, « Unité centrale de...) élémentaire à quelques qubits. Ces travaux font l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) d'une publication dans Nature Physics.

Même s'il reste aujourd'hui un rêve de physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la...), l'ordinateur quantique (Un ordinateur quantique (ou rarement calculateur quantique) repose sur des propriétés quantiques...) fait l'objet de nombreuses recherches car il permettrait de traiter l'information plus efficacement, grâce au parallélisme massif (Le mot massif peut être employé comme :) qu'offrent les lois de la mécanique quantique (La mécanique quantique est la branche de la physique qui a pour but d'étudier et de...)(1).

Le développement de plusieurs familles de bits quantiques (qubits) progresse rapidement dans de nombreux laboratoires de par le monde (Le mot monde peut désigner :). 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 (On nomme qubit (quantum + bit ; prononcé /kyoobit/), parfois écrit qbit, l'état quantique...) avec une bonne fidélité (faible taux d'erreur), sans le détruire.

La lecture d'un bit d'information, étape tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) 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 (Graphie) est basé sur un oscillateur (En physique, un oscillateur est un système manifestant une variation périodique dans le temps (ou...) 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 (Une oscillation est un mouvement ou une fluctuation périodique. Les oscillations sont soit à...) dont la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) 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 (Internet est le réseau informatique mondial qui rend accessibles au public des services...) de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) Iramis où sont notamment menés des recherches sur l'électronique quantique et la nanoélectronique


Note:

(1) Dans un ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant...) 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 (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir...) deviennent des bits quantiques, ou qubits: ceux-ci peuvent se trouver "à la fois" dans les deux états 0 et 1, au sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...) de la mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...) quantique (on parle de superposition (En mécanique quantique, le principe de superposition stipule qu'un même état quantique peut...) 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 (Un paramètre est au sens large un élément d'information à prendre en compte...) d'entrée, stockées "simultanément" dans un même registre de qubits. Pour certaines tâches, ce traitement massivement parallèle surpasse tout ordinateur classique.
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