Récemment, des chercheurs ont développé un qubit fluxonium, capable de conserver l’information pendant 1,43 milliseconde, une durée dix fois supérieure à celle des technologies qubit précédentes. Cette avancée, bien que mesurée en millisecondes, pourrait avoir des implications significatives en informatique quantique, en permettant la création de systèmes quantiques plus stables et plus fiables et en accélérant potentiellement le développement de l’informatique quantique à grande échelle.
Des chercheurs du monde entier sont engagés dans une course pour développer des systèmes quantiques stables et fiables, capables de résoudre des problèmes bien au-delà des capacités de nos ordinateurs actuels. Au cœur de ces systèmes se trouvent les qubits, les unités de base de l’information quantique.
Les qubits sont précieux en raison de leurs propriétés quantiques qui s’entrelacent de manière à faciliter grandement la résolution de certains algorithmes complexes. Cependant, la réalisation de cette promesse a été entravée par un défi majeur : la durée pendant laquelle un qubit peut conserver de l’information, également connue sous le nom de « temps de cohérence ». En effet, ces propriétés critiques ne s’entrelacent pas uniquement avec d’autres qubits. Elles peuvent interagir avec tout ce qui se trouve dans leur environnement, souvent avant que leur précieuse information ne puisse être mesurée.
Récemment, des chercheurs de l’Université du Maryland ont réalisé une percée significative dans ce domaine. Ils ont développé un qubit fluxonium, qui a pu conserver l’information durant 1,43 milliseconde, soit dix fois plus longtemps que les technologies qubit précédentes. Cette avancée pourrait avoir des implications profondes pour l’avenir de l’informatique quantique, ouvrant la voie à des systèmes quantiques plus stables et plus fiables. Les détails de ces travaux sont disponibles dans la revue Physical Review Letters.
Le fluxonium ouvre une nouvelle ère quantique
Le qubit fluxonium tire son nom de la manière dont il fonctionne : il est basé sur les opérations qui se produisent aux jonctions clés d’un circuit supraconducteur. Il s’agit d’un circuit qui peut conduire l’électricité sans résistance. Ce circuit est ensuite manipulé de manière à créer des jonctions, ou des points de connexion essentiels pour le qubit.
Dans le cas du qubit fluxonium, ces jonctions jouent un rôle clé dans la capacité du qubit à retenir des informations pendant une période plus longue. Les chercheurs ont également dû utiliser des techniques de refroidissement spéciales pour maintenir le circuit supraconducteur à des températures extrêmement basses, nécessaire à la conservation de l’état supraconducteur des matériaux. Après une série d’expériences pour optimiser la conception du circuit et des jonctions, les auteurs ont pu atteindre le temps de cohérence de 1,43 milliseconde.
Bien que ce temps puisse paraître insignifiant à l’échelle humaine, il représente une amélioration considérable dans le domaine de l’informatique quantique, soit une augmentation du temps d’un facteur 10, par rapport au record précédent.
L’un des grands avantages de l’utilisation de systèmes supraconducteurs pour mesurer les propriétés quantiques des électrons est qu’ils sont déjà basés sur des circuits électroniques. C’est un domaine dans lequel nous avons accumulé une expérience considérable grâce à des décennies de recherche et de développement. Cette familiarité avec les circuits électroniques rend les qubits fluxonium théoriquement plus adaptés pour être intégrés dans des systèmes plus grands. De plus, leur conception spécifique pourrait aider à limiter les erreurs, un défi constant dans le domaine de l’informatique quantique.
Vers une utilisation pratique des qubits
L’importance de cette découverte réside dans le potentiel qu’elle offre pour améliorer la performance et l’efficacité des ordinateurs quantiques. Le temps de cohérence a toujours été un obstacle majeur à l’efficacité des systèmes quantiques. Avec cette avancée, les qubits fluxonium peuvent maintenant retenir des informations dix fois plus longtemps que les précédentes technologies, ce qui pourrait permettre de réaliser des calculs plus complexes et plus précis.
Cette avancée place également les qubits fluxonium en concurrence directe avec les qubits transmon, qui sont actuellement le type de qubit supraconducteur privilégié par des entreprises comme Google et IBM pour leurs ordinateurs quantiques. Cela pourrait potentiellement conduire à une diversification des technologies utilisées dans l’informatique quantique, ce qui pourrait à son tour stimuler l’innovation et l’amélioration des performances.
De plus, les chercheurs sont convaincus que les qubits fluxonium ont le potentiel d’aller encore plus loin en termes de cohérence et de stabilité. Cela signifie que nous pourrions voir des améliorations encore plus importantes à l’avenir. C’est crucial, alors que les scientifiques cherchent à augmenter la taille de leurs systèmes de calcul quantique. En effet, à mesure que ces systèmes deviennent plus grands, la cohérence et la stabilité des qubits deviennent de plus en plus importantes pour garantir leur bon fonctionnement.
L’électron est une particule élémentaire qui, avec les protons et
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