En utilisant l’IA, une équipe de chercheurs chinois est parvenue à assembler avec précision une grille de 2 024 atomes ultra-froids qui, convertis en qubits, ouvrent la voie au développement de processeurs quantiques plus grands que jamais. L’algorithme a optimisé la séquence de déplacement des « pinces optiques » pour organiser les atomes au sein d’une grille parfaite en seulement 60 millisecondes — une efficacité qui est restée constante, y compris pour des grilles plus grandes et plus complexes.
Différentes approches sont explorées pour le développement des bits quantiques (ou qubits) nécessaires aux calculs des ordinateurs quantiques. Parmi ces approches figurent par exemple les qubits supraconducteurs, les qubits d’ions piégés, les qubits photoniques et les qubits d’atomes ultra-froids électriquement neutres. Étudiés depuis peu, les atomes ultra-froids permettraient de conserver les propriétés quantiques beaucoup plus longtemps en étant refroidis à une température proche du zéro absolu, les isolant ainsi des bruits environnementaux et facilitant leur manipulation.
De plus, ils sont 10 000 fois plus petits que les qubits supraconducteurs et peuvent ainsi occuper des espaces bien moindres. Pour fonctionner, les qubits d’atomes ultra-froids sont placés à l’intérieur d’un réseau régulièrement espacé, par exemple une grille plane comportant des « micropièges » d’un micromètre de diamètre espacés de trois micromètres. Chaque micropiège constitue une sorte de puits où un atome peut se nicher afin de minimiser son énergie, un peu de la même manière qu’une bille roulant au fond d’un trou pour réduire au minimum son potentiel gravitationnel.
Cependant, cette approche pose un problème fondamental : le remplissage des micropièges est un processus aléatoire et chacun n’a qu’une chance sur deux d’être rempli. Or, chaque qubit d’atome ultra-froid doit être placé très précisément dans une grille uniforme pour conserver ses propriétés quantiques. Chaque point mal positionné ou vide au sein du réseau peut entraîner une erreur de calcul, car cela perturbe la cohérence des calculs quantiques.
Afin de remédier à ce problème de précision, les chercheurs de l’Université des sciences et des technologies de Chine ont utilisé un algorithme d’IA pour optimiser l’agencement des atomes au sein de grilles à micropièges. Leur technique a permis d’agencer avec précision un nombre record d’atomes ultra-froids selon des motifs complexes.