The unimon, a new qubit to boost quantum computers for useful applications
TRADUCTION DU JOUR :L'unimon, ce nouveau qubit pour booster les ordinateurs quantiques pour des applications utiles
par l'Université d'Aalto
Impression artistique d'un qubit unimon dans un processeur quantique. Crédit : Aleksandr Kakinen
Un groupe de scientifiques de l'Université Aalto, d'IQM Quantum Computers et du Centre de recherche technique VTT ont découvert un nouveau qubit supraconducteur, l'unimon, pour augmenter la précision des calculs quantiques. L'équipe a réalisé les premières portes logiques quantiques avec des unimons à 99,9 % de fidélité, une étape majeure dans la quête de la construction d'ordinateurs quantiques commercialement utiles. Cette recherche vient d'être publiée dans la revue Nature Communications.
De toutes les différentes approches pour construire des ordinateurs quantiques utiles, les qubits supraconducteurs sont en tête. Cependant, les conceptions et techniques de qubit actuellement utilisées ne fournissent pas encore des performances suffisamment élevées pour des applications pratiques. Dans cette ère quantique à échelle intermédiaire bruyante (NISQ), la complexité des calculs quantiques implémentables est principalement limitée par des erreurs dans les portes quantiques à un et deux qubits. Les calculs quantiques doivent devenir plus précis pour être utiles.
"Notre objectif est de construire des ordinateurs quantiques qui offrent un avantage dans la résolution de problèmes du monde réel. Notre annonce d'aujourd'hui est une étape importante pour IQM et une réalisation significative pour construire de meilleurs ordinateurs quantiques supraconducteurs", a déclaré le professeur Mikko Möttönen, co-professeur de Quantum Technology à l'Université Aalto et VTT, ainsi qu'un co-fondateur et scientifique en chef chez IQM Quantum Computers, qui dirigeait la recherche.
Aujourd'hui, Aalto, IQM et VTT ont introduit un nouveau type de qubit supraconducteur, l'unimon, qui réunit dans un seul circuit les propriétés souhaitées d'anharmonicité accrue, d'insensibilité totale au bruit de charge en courant continu, de sensibilité réduite au bruit magnétique et d'une structure simple composée seulement d'une seule jonction Josephson dans un résonateur. L'équipe a atteint des fidélités de 99,8 % à 99,9 % pour des portes à un seul qubit de 13 nanosecondes sur trois qubits unimon différents.
"En raison de l'anharmonicité ou de la non-linéarité plus élevée que dans les transmons, nous pouvons faire fonctionner les unimons plus rapidement, ce qui entraîne moins d'erreurs par opération", a déclaré Eric Hyyppä, qui travaille sur son doctorat. à l'IQM.
Pour démontrer expérimentalement l'unimon, les scientifiques ont conçu et fabriqué des puces, chacune composée de trois qubits unimon. Ils ont utilisé du niobium comme matériau supraconducteur à l'exception des jonctions Josephson, dans lesquelles les conducteurs supraconducteurs ont été fabriqués à l'aide d'aluminium.
L'équipe a mesuré que le qubit unimon avait une anharmonicité relativement élevée tout en ne nécessitant qu'une seule jonction Josephson sans superinducteurs et en portant une protection contre le bruit. L'inductance géométrique de l'unimon a le potentiel d'une prévisibilité et d'un rendement plus élevés que les superinducteurs basés sur un réseau de jonctions dans les qubits fluxonium ou quarton conventionnels.
"Les unimons sont si simples et présentent pourtant de nombreux avantages par rapport aux transmons. Le fait que le tout premier unimon jamais réalisé ait si bien fonctionné laisse beaucoup de place à l'optimisation et aux avancées majeures. Dans les prochaines étapes, nous devrions optimiser la conception pour une protection contre le bruit encore plus élevée. et démontrer des portes à deux qubits », a ajouté le professeur Möttönen.
"Nous visons de nouvelles améliorations dans la conception, les matériaux et le temps de porte de l'unimon pour dépasser l'objectif de fidélité de 99,99 % pour un avantage quantique utile avec des systèmes bruyants et une correction d'erreur quantique efficace. C'est une journée très excitante pour l'informatique quantique", a conclu Prof. Möttönen.
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COMMENTAIRES
'' L'ordinateur quantique c 'est une blague pour journalistes !!"" On en parle depuis 15 ans et o,ne voit toujours rien de sérieux venir !!!"" entend -on ici et là ...
Ce que l'on sait faire aujourd'hui, ce sont de tout petits prototypes. Que voulez vous qu'on fasse d 'une machine si sensible au bruit qu elle ne sorte qu 'une présision de 99,9 %???Plus il y a de qubits, plus il est difficile de tous les contrôler. Cela conduit à des erreurs dans les systèmes de calcul. Or pour faire tourner l'algorithme de Shor, par exemple, il faudrait pouvoir contrôler des milliers de qubits.
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More information: Eric Hyyppä et al, Unimon qubit, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-34614-w
Journal information: Nature Communications
Provided by Aalto University
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