Souvent perçue comme la technologie du futur, l’informatique quantique fait un pas de géant grâce à Amazon Web Services (AWS). Le géant du cloud a dévoilé un prototype révolutionnaire de puce informatique quantique, baptisé Ocelot, qui introduit des « qubits de chat » capables de réduire drastiquement les erreurs, ce qui ouvre la voie à des ordinateurs quantiques plus fiables et efficaces.
Les défis de l’informatique quantique : une question de stabilité
L’informatique quantique promet des avancées révolutionnaires, mais elle se heurte à un obstacle majeur : la gestion des erreurs. Contrairement aux bits classiques qui prennent la valeur de 0 ou 1, les qubits exploitent la superposition (ils peuvent exister dans plusieurs états simultanément). Cette caractéristique est à la base de leur puissance, mais aussi de leur fragilité.
En effet, les qubits sont extrêmement sensibles aux perturbations extérieures comme la chaleur, les vibrations ou les interférences électromagnétiques. Ces perturbations génèrent des erreurs de deux types : les erreurs de retournement de bits où un 0 devient un 1 et inversement, et les erreurs de retournement de phase qui altèrent la cohérence des états quantiques. Résultat : les calculs quantiques deviennent instables et les performances des machines sont fortement limitées. Pour rendre les ordinateurs quantiques réellement opérationnels, il est donc crucial de trouver des moyens efficaces de corriger ces erreurs sans alourdir les ressources nécessaires.
Les qubits de chat : une solution inspirée de Schrödinger
Pour surmonter les défis liés aux erreurs quantiques, Amazon Web Services (AWS) a misé sur une approche novatrice en développant sa puce Ocelot, équipée de qubits de chat. Inspirés de la célèbre expérience de pensée du physicien Erwin Schrödinger où un chat est à la fois vivant et mort jusqu’à ce que son état soit observé, ces qubits possèdent des propriétés uniques qui renforcent leur stabilité.
Dans le domaine de l’informatique quantique, les qubits de chat se distinguent par leur capacité à réaliser une double superposition d’états quantiques. Cette caractéristique les rend naturellement plus résistants aux erreurs de retournement de bits. En utilisant des photons pour coder les données, ces qubits minimisent les perturbations extérieures comme les interférences électromagnétiques ou les variations de température, ce qui améliore ainsi la fiabilité des calculs.
Ocelot se démarque également par sa conception compacte et efficace. La puce intègre cinq qubits de chat destinés à stocker les informations, accompagnés de cinq circuits tampons en tantale supraconducteur pour stabiliser ces qubits. À cela s’ajoutent quatre qubits supplémentaires dédiés à la détection et à la correction des erreurs de retournement de phase, un autre type de perturbation propre aux systèmes quantiques.
Le tout est réparti sur deux micropuces de silicium d’environ un centimètre carré chacune — une taille si réduite qu’elle permettrait à Ocelot de tenir au bout d’un doigt. Cette architecture ingénieuse permet à la puce d’atteindre des taux d’erreur extrêmement bas avec un nombre réduit de qubits physiques, ce qui marque ainsi une avancée significative dans la quête d’un ordinateur quantique pleinement fonctionnel et fiable.
Des performances impressionnantes
Les résultats obtenus avec Ocelot, détaillés dans , sont sans précédent. Grâce à l’utilisation de seulement quatre photons, les erreurs de retournement de bits sont quasiment supprimées et les temps de basculement approchent une seconde, soit 1 000 fois plus longtemps que les qubits supraconducteurs classiques.
En combinant les qubits de chat avec les qubits correcteurs d’erreurs, AWS a réussi à obtenir un taux d’erreur logique de 1,72 % avec trois qubits de chat et de 1,65 % avec cinq qubits. Ces performances sont comparables à celles d’un système utilisant 49 qubits physiques, ce qui démontre l’efficacité de cette nouvelle approche.
L’avantage majeur de la puce Ocelot réside dans sa capacité à réduire les ressources nécessaires pour construire des ordinateurs quantiques fiables. Les architectures traditionnelles exigent des milliers de qubits physiques pour créer un seul qubit logique capable de corriger les erreurs, un défi colossal en termes d’espace, d’énergie et de coûts.
Avec Ocelot, AWS prouve ainsi qu’il est possible d’obtenir des taux d’erreur extrêmement bas avec un nombre de qubits bien plus réduit. Cette avancée pourrait accélérer le développement de machines quantiques capables de résoudre des problèmes complexes comme la modélisation de réactions chimiques, l’optimisation logistique ou la création de nouveaux matériaux.
