Les chercheurs développent le premier prototype d’ordinateur quantique distribué

Le premier prototype d’ordinateur quantique distribué a été développé par des chercheurs. Severin Daiss, Stefan Langenfeld, et d’autres chercheurs de l’Institut Max Planck d’optique quantique à Garching ont réalisé la première opération informatique quantique entre deux modules quantiques distincts.

L’équipe a interconnecté deux qubits, les unités de mémoire et de traitement des ordinateurs quantiques, dans deux laboratoires différents pour former un ordinateur quantique distribué. Cela a été réalisé en reliant les qubits avec une fibre optique longue de 60 mètres.

Le niveau de calculs complexes qu’un ordinateur quantique peut effectuer augmente avec davantage de qubits interconnectés. Les opérations de calcul de base sont basées sur ces portes logiques quantiques entre deux qubits, mais si un ordinateur quantique doit être supérieur à un ordinateur traditionnel, il doit interconnecter des dizaines à des milliers de qubits pour les mêmes opérations quantiques.

Les laboratoires de pointe d’aujourd’hui luttent encore contre cette barrière, et un ordinateur quantique de cette taille n’a pas encore été construit. À mesure que le nombre de qubits les uns à côté des autres augmente, la difficulté d’isoler et de contrôler en même temps augmente également.

Création d’une unité de traitement conjointe

L’équipe a présenté leur nouvelle étude dans la revue Science, et elle a été soutenue par l’Institut des sciences photoniques. Dans l’étude, deux modules à qubits ont été connectés avec succès sur 60 mètres, aboutissant à la formation d’un ordinateur quantique de base avec deux qubits.

« À travers cette distance, nous effectuons une opération de calcul quantique entre deux ensembles de qubits indépendants dans des laboratoires différents », a déclaré Daiss.

Avec cette nouvelle approche, il est possible de fusionner plusieurs petits ordinateurs quantiques en une unité de traitement conjointe.

Alors que la connexion de qubits distants pour les intrications a été réalisée précédemment, c’est la première fois que la connexion peut conduire à des calculs quantiques. Le nouveau système fonctionne avec deux modules, chacun avec un seul atome en tant que qubit, positionné entre deux miroirs. Les modules envoient un seul photon qui est transporté dans la fibre optique, et il est intriqué avec les états quantiques des qubits.

La prochaine étape pour l’équipe est de connecter plus de deux modules, ainsi que d’héberger davantage de qubits dans les modules.

Selon Gerhard Rempre, le chef d’équipe et directeur de l’institut, la nouvelle étude fera progresser davantage la technologie quantique.

« Notre schéma ouvre un nouveau chemin de développement pour l’informatique quantique distribuée », a déclaré Rempre.

En surmontant certaines des limites entourant les ordinateurs quantiques existants et l’intégration de qubits dans un seul ensemble, la nouvelle approche pourrait conduire à des systèmes beaucoup plus puissants à l’avenir.