Un groupe de scientifiques d’IQM Quantum Computers, de l’Université Aalto et du Centre de Recherche Technique de Finlande (VTT) a découvert l’unimon, un nouveau qubit supraconducteur permettant d’augmenter la précision des calculs quantiques. L’équipe a développé les premières portes logiques quantiques avec des unimons et a atteint une fidélité de fonctionnement de 99,9 %. Cela représente une étape importante vers la construction d’ordinateurs quantiques commerciaux utiles. Cette recherche déterminante vient d’être publiée dans la revue Nature Communications.
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Figure. Artistic impression of a unimon qubit in a quantum processor. Credits: Aleksandr Kakinen. (Graphic: Business Wire)
Parmi les différentes stratégies de construction d’ordinateurs quantiques utiles, les qubits supraconducteurs sont au premier plan. Cependant, les conceptions et techniques de qubit actuellement utilisées ne fournissent pas encore les performances nécessaires pour des applications pratiques. Dans cette ère quantique d’échelle intermédiaire bruité (NISQ), la complexité des calculs quantiques implémentables est principalement limitée par des erreurs lors de l’application des portes quantiques à un et deux qubits. La précision des calculs quantiques doit être améliorée afin d’optimiser l’efficacité.
« Notre objectif est de construire des ordinateurs quantiques qui offrent un réel avantage dans la résolution des problèmes pratiques. Notre annonce d’aujourd’hui marque une étape importante pour IQM et représente également une réalisation considérable vers la construction de meilleurs ordinateurs quantiques supraconducteurs », déclare Mikko Möttönen, professeur associé de technologie quantique à l’Université Aalto et au VTT, et cofondateur et responsable scientifique chez IQM Quantum Computers, qui dirigeait la recherche.
Aujourd’hui, IQM a présenté l’unimon, un nouveau type de qubit supraconducteur qui combine les propriétés souhaitées dans un seul circuit : une anharmonicité accrue, une immunité complète au bruit de charge en courant continu, une sensibilité réduite au bruit magnétique et une structure simple composée d’une seule jonction Josephson couplée à un résonateur. L’équipe a atteint une fidélité de fonctionnement de 99,8 à 99,9 % sur des portes un qubit de 13 nanosecondes en utilisant trois qubits unimon différents.
« En raison de l’anharmonicité ou de la non-linéarité plus élevée que dans le cas des transmons, nous pouvons faire fonctionner les unimons plus rapidement, ce qui entraîne moins d’erreurs par opération », déclare Eric Hyyppä, doctorant chez IQM.
Afin de démontrer expérimentalement l’unimon, les scientifiques ont conçu et fabriqué des puces, chacune composée de trois qubits unimon. Ces derniers ont utilisé le niobium comme matériau supraconducteur, à l’exception des jonctions Josephson, dans lesquelles les lignes supraconductrices étaient en aluminium.
« Je tiens à remercier et à féliciter Eric et les autres membres de l’équipe qui ont travaillé sans relâche à cette réalisation majeure », déclare le professeur Möttönen.
L’équipe a démontré que le qubit unimon possède une anharmonicité relativement élevée, ne nécessite qu’une seule jonction Josephson sans superinducteurs et offre une propriété de 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 des qubits fluxonium ou quarton conventionnels basés sur des réseaux de contacts.
« Les unimons sont si simples et présentent pourtant de nombreux avantages par rapport aux transmons. Le fait que le tout premier unimon ait si bien fonctionné laisse une grande place aux améliorations et aux avancées majeures. Les prochaines étapes consisteront à optimiser la conception pour une protection contre le bruit encore plus élevée et à créer des portes à deux qubits », ajoute le professeur Möttönen.
Les ordinateurs quantiques commerciaux d’IQM utilisent toujours des qubits transmon. Avec les transmons, IQM fournit déjà des ordinateurs quantiques sur site. À titre d’exemple, IQM construit le premier ordinateur quantique à 54 qubits de Finlande dans le cadre d’un projet de co-innovation avec le VTT (Centre de Recherche Technique de Finlande), et un consortium dirigé par IQM, (Q-Exa) s’est vu confier la construction d’un ordinateur quantique à 20 qubits en Allemagne qui sera intégré à un supercalculateur. L’unimon qui a maintenant émergé est un qubit alternatif qui pourrait conduire à une plus grande précision dans les calculs quantiques à l’avenir.
« Nous poursuivons d’autres améliorations dans la conception, les matériaux et le temps de porte de l’unimon pour atteindre l’objectif d’une fidélité de fonctionnement de 99,99 %, qui sera bénéfique pour l’utilisation pratique de la technologie quantique dans les systèmes bruyants et la correction efficace des erreurs quantiques. C’est une journée particulièrement passionnante pour l’informatique quantique ! » conclut le professeur Möttönen.
À propos de IQM Quantum Computers :
IQM est le chef de file paneuropéen de la construction d’ordinateurs quantiques. IQM fournit des ordinateurs quantiques sur site pour les centres de calcul haute performance et les laboratoires de recherche et propose un accès complet à son matériel informatique. IQM offre à ses clients industriels un avantage quantique grâce à son approche unique de co-conception spécifique à l’application. IQM construit le premier ordinateur quantique 54 qubits de Finlande avec le VTT (Centre de Recherche Technique de Finlande), et un consortium dirigé par IQM (Q-Exa) s’est vu confier la construction d’un ordinateur quantique en Allemagne. Cet ordinateur sera intégré à un supercalculateur HPC pour créer un accélérateur quantique destiné à la recherche scientifique de demain. IQM compte plus de 200 employés et dispose de bureaux à Paris, Madrid, Munich et Espoo.
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