Topological quantum processor uses Majorana zero modes for fault-tolerant computing
TRADUIT ET COMMENT2 PAR R O HARTMANSHENN
Le processeur quantique topologique utilise les modes zéro de Majorana pour le calcul tolérant aux pannes
par Sonia Fernandez, Université de Californie - Santa Barbara
Majorana 1, le processeur quantique topologique à huit qubits dévoilé lors de la conférence Microsoft Station Q 2025. Crédit : Microsoft
Dans un bond en avant pour l'informatique quantique, une équipe Microsoft dirigée par des physiciens de l'UC Santa Barbara a dévoilé mercredi un processeur quantique topologique à huit qubits, le premier du genre. La puce, construite comme une preuve de concept pour la conception des scientifiques, ouvre la porte au développement de l'ordinateur quantique topologique tant attendu.
"Nous avons un tas de choses que nous avons gardées secrètes et que nous laissons tomber toutes d'un coup maintenant", a déclaré le directeur de Microsoft Station Q, Chetan Nayak, professeur de physique à l'UCSB et Technical Fellow pour le matériel quantique chez Microsoft. La puce a été dévoilée lors de la conférence annuelle de Station Q à Santa Barbara et accompagne un article publié dans la revue Nature, rédigé par Station Q, leurs collègues de Microsoft et une foule de collaborateurs qui présentent les mesures de l'équipe de recherche sur ces nouveaux qubits.
« Nous avons créé un nouvel état de la matière appelé supraconducteur topologique », a expliqué Nayak. Cette phase de la matière abrite des limites exotiques appelées modes zéro de Majorana (MZM) qui sont utiles pour l'informatique quantique, a-t-il expliqué. Les résultats de simulations et de tests rigoureux de leurs dispositifs à hétérostructure sont cohérents avec l'observation de tels états. « Cela montre que nous pouvons le faire, le faire rapidement et le faire avec précision », a-t-il déclaré.
Les chercheurs ont également suivi leur résultat de Nature avec un article actuellement en pré-impression sur arXiv, décrivant une feuille de route pour faire évoluer leur technologie vers un ordinateur quantique topologique entièrement fonctionnel.
La magie de Majorana
La promesse de l'informatique quantique réside dans la vitesse et la puissance de ses calculs, qui devraient surpasser même le supercalculateur classique le plus avancé. Tout cela repose sur le qubit, la version informatique quantique du bit, l'unité fondamentale d'information des ordinateurs classiques. Alors que les bits classiques n'existent que dans un état de zéro ou de un, les qubits peuvent représenter zéro, un et des combinaisons intermédiaires.
Les qubits peuvent se présenter sous différentes formes, utilisant les comportements quantiques d'ions piégés, par exemple, ou de photons. Les systèmes topologiques sont basés sur un autre type de particule appelé anyon, un type de « quasiparticule » qui émerge comme le résultat des états corrélés de nombreuses particules en interaction à la surface d'un matériau, dans ce cas un nanofil supraconducteur.
Ce qui fait de l'informatique quantique topologique un domaine de recherche si en vogue, c'est qu'elle promet plus de stabilité et de robustesse aux erreurs que les autres systèmes informatiques quantiques. Les qubits peuvent être sujets aux erreurs, ce qui oblige les constructeurs d'ordinateurs quantiques à en tenir compte, par exemple en construisant davantage de qubits pour corriger les erreurs.
« Une approche complémentaire consiste à intégrer la correction des erreurs au niveau matériel », a déclaré Nayak. Comme l’information quantique est distribuée et stockée sur un système physique plutôt que dans des particules ou des atomes individuels, a-t-il expliqué, l’information traitée par les qubits topologiques est moins susceptible de perdre sa cohérence, ce qui donne un système plus tolérant aux pannes.
Mais n’importe quelle quasiparticule ne fera pas l’affaire. Pour l’informatique quantique topologique, les particules de Majorana, et plus précisément les modes zéro de Majorana, sont l’outil de choix. Nommées en hommage au physicien italien Ettore Majorana, qui les a prédites en 1937, ces particules ont la particularité d’être leurs propres antiparticules et de pouvoir conserver une « mémoire » de leurs positions relatives au fil du temps. En les « tressant » – en les déplaçant physiquement les unes autour des autres – il est possible de créer une logique quantique plus robuste.
Les chercheurs ont réalisé ces particules en plaçant un nanofil semi-conducteur en arséniure d’indium très près d’un supraconducteur en aluminium. Dans les bonnes conditions, le fil semi-conducteur devient supraconducteur et entre dans une phase topologique. Les MZM émergent aux extrémités du fil, tandis que le reste du fil présente un gap énergétique.
« Plus cet écart topologique est grand », a souligné Nayak, « plus la phase topologique est robuste. Ce qui est surprenant, c'est que lorsque vous agrandissez l'écart, non seulement il devient plus robuste, mais vous allez potentiellement plus vite et peut-être réduisez un peu tout, de sorte que vous ne payez pas votre fidélité avec la taille. »
Avec huit qubits, le processeur topologique des chercheurs n'est qu'un embryon dans le monde des ordinateurs quantiques, mais marque une étape majeure dans la quête de plusieurs décennies des scientifiques pour développer un ordinateur quantique topologique. En cours de route, a déclaré Nayak, des partenariats fructueux ont été noués entre Station Q et l'université, en particulier dans le domaine de la création des matériaux qui hébergent les comportements quantiques topologiques.
« Chris Palmstrom a été un collaborateur à plusieurs reprises, et il a fait des avancées importantes dans ce type de matériaux », a-t-il déclaré à propos de l'expert en matériaux électroniques, tandis que la scientifique des matériaux Susanne Stemmer a apporté son expertise en matière de processus de fabrication. Station Q a également embauché de nombreux étudiants dans son équipe et, plus important encore, a ajouté Nayak, le concept d'hétérostructure de semi-conducteur est né des idées récompensées par le prix Nobel de Herb Kroemer, qui était professeur au département de génie électrique et informatique.
"L'UCSB possède une longue histoire d'expertise et de talent dans ce type de combinaisons de matériaux et dans cette science des matériaux vraiment de pointe, qui ouvre de nouveaux types de physique que nous pouvons faire."
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TRADUCTYION DU RESUME
un processeur quantique topologique utilise les modes zéro de Majorana pour un calcul tolérant aux pannes
Une équipe de Microsoft dirigée par des physiciens de l'Université de Californie à Santa Barbara a dévoilé mercredi un processeur quantique topologique à huit qubits, le premier du genre. La puce, conçue comme une preuve de concept pour la conception des scientifiques, ouvre la voie au développement de l'ordinateur quantique topologique tant attendu.
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MON COMMENTAIRE
Je ne suis ni spécialiste des qubits ni spécicialistes de topologie quantiqur mais j 'espère que l 'équipe de Microsoft a réussi son coup car depuis le temps qu on nous parle de ce nouvel ordinateur quantique on commence à s'impatienter ...15 ans au moins qu 'on ne voit toujours rien venir !!!Rèves ??Fumisterie ?????
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C f sur INTERNET /GOOGLE
''Ma Blague sur l'Informatique Quantique''!!!
Reddit · r/Quantu
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''L'ordinateur quantique, machine à fantasmes'' ????
etc etc.....
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More information: David Aasen et al, Roadmap to fault tolerant quantum computation using topological qubit arrays, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2502.12252
Journal information: arXiv , Nature
Provided by University of California - Santa Barbara
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