Des chercheurs démontrent que des particules exotiques peuvent exécuter toutes les opérations nécessaires pour l'informatique quantique universelle

Une équipe de physiciens de la Pritzker School of Molecular Engineering de l'Université de Chicago, de Harvard, de Stony Brook et de l'entreprise d'informatique quantique Quantinuum a démontré que des quasi-particules exotiques appelées anyons non abéliens peuvent exécuter toute la gamme d'opérations requises pour l'informatique quantique universelle. Les travaux, publiés ce mois-ci dans Nature (Vol. 655, numéro 8123), ont utilisé 54 qubits intriqués sur le processeur à ions piégés H2 de Quantinuum.

Ce résultat compte car il s'attaque à l'un des obstacles centraux à la construction d'un ordinateur quantique véritablement utile : la correction d'erreurs. Les bits quantiques sont notoirement fragiles, et la méthode dominante pour protéger l'information quantique du bruit, connue sous le nom de distillation d'état magique, est extrêmement gourmande en ressources.

Les anyons non abéliens n'existent pas comme particules fondamentales dans la nature comme les électrons ou les photons — ce sont des quasi-particules émergentes qui naissent du comportement collectif de nombreux qubits intriqués dans des conditions spécifiques. Ce que l'équipe a démontré pour la première fois, c'est que combiner le tressage avec une seconde opération appelée fusion débloque un “ensemble de portes universel” complet.

“Nous avons démontré un ensemble de portes dit universel — ce qui signifie que si vous stockez l'information dans ces versions émergentes de quarks, et que vous les déplacez, vous pouvez effectuer n'importe quel calcul quantique que vous voulez,” a déclaré Ruben Verresen de l'Université de Chicago. Henrik Dreyer de Quantinuum a décrit l'approche plus largement en des termes plus directs : “Les codes non abéliens sont un outsider dans la course à la correction d'erreurs quantiques.”

L'importance pratique concerne l'efficacité plutôt qu'une nouvelle capacité brute. Si l'encodage basé sur les anyons non abéliens peut être mis à l'échelle, il pourrait réduire la surcharge de qubits physiques nécessaire à la tolérance aux pannes.