L'ordinateur quantique change de dimension : les anyons non abéliens deviennent universels, le DOE fixe l'échéance à 2028

Des chercheurs de la Pritzker School of Molecular Engineering de l'université de Chicago, de Harvard, de l'université de Stony Brook et de Quantinuum ont publié ce résultat dans Nature. ScienceDaily en a rendu compte le 25 septembre. L'équipe a créé et manipulé des anyons non abéliens dans un circuit à ions piégés de 54 qubits. Elle a combiné deux opérations, le tressage et la fusion. L'approche peut ainsi porter n'importe quel algorithme quantique.

Les ordinateurs quantiques sont fragiles. Les ingénieurs protègent normalement l'information en la répartissant sur de nombreux qubits physiques. Or ces codes corrigés des erreurs ne fournissent pas toutes les opérations nécessaires au calcul général. Le correctif habituel consiste à préparer des « états magiques » au moyen d'un processus de purification appelé distillation. Celui-ci peut consommer une grande part des qubits d'une machine.

« Nous avons démontré ce qu'on appelle un jeu de portes universel. Cela signifie que si vous stockez l'information dans ces versions émergentes de quarks et que vous les déplacez, vous pouvez faire n'importe quel calcul quantique dont vous pourriez avoir besoin », a déclaré Ruben Verresen, professeur adjoint de génie moléculaire à l'UChicago PME et coauteur, selon ScienceDaily.

Les anyons non abéliens n'existent pas comme particules isolées. Les scientifiques les construisent en intriquant de nombreux qubits ordinaires dans un état collectif. Cet état se comporte comme une nouvelle particule avec ses propres règles. Chaque anyon porte un état interne qui change lorsqu'on le déplace autour d'un autre. L'ordre de ces déplacements transporte l'information. En 2024, une équipe incluant Verresen avait créé des anyons liés à un groupe de symétrie appelé D4 sur une machine Quantinuum. Le tressage seul ne couvrait pas toutes les opérations.

« Les codes non abéliens sont un outsider dans la course à la correction d'erreurs quantiques », a déclaré Henrik Dreyer, directeur général et responsable scientifique du bureau munichois de Quantinuum et coauteur. « Dans ce travail, nous montrons le premier jeu de portes universel dans un code non abélien. Cela démontre que des calculs tolérants aux fautes peuvent en principe se faire sans recourir à la distillation ou à la cultivation d'états magiques. »

La nouvelle expérience est passée à un groupe de symétrie appelé S3. Ce groupe décrit les rotations et les réflexions qui laissent un triangle équilatéral inchangé. L'équipe l'a exécuté sur 54 qubits intriqués. Le dossier de ScienceDaily du 27 septembre classe l'article parmi les actualités quantiques de la semaine.

Washington fixe une date pour les machines utiles

Le Fermilab a publié le 27 septembre le rapport du SCAC Quantum Committee du département de l'Énergie, « Path to an Integrated Quantum Future ». Un sous-comité a mené ce travail. Anna Grassellino, directrice technologique du Fermilab, l'a présidé, avec le professeur Supratik Guha de l'université de Chicago comme vice-président. Le document trace un parcours jalonné. Il vise à démontrer un ordinateur quantique corrigé des erreurs et scientifiquement pertinent pour 2028. Il esquisse aussi une vision à long terme pour une Quantum Computing User Facility dédiée.

Le plan se déroule en trois phases. Des « Quantum Grand Challenges » compétitifs auront lieu entre 2026 et 2028. Vient ensuite la planification de l'installation pour les utilisateurs. Un avenir quantique intégré est visé à partir de 2030. Le document soutient que le succès doit se mesurer à l'utilité scientifique, pas au nombre de qubits. Il indique aussi que le DOE doit rester neutre sur le plan technologique.

Les feuilles de route de l'industrie convergent déjà vers des échéances comparables. IBM a annoncé le 19 août avoir assemblé et refroidi deux modules cryogéniques dans un même environnement. C'est une étape vers la liaison de centaines de puces quantiques. Les modules mesurent plus de 8 pieds de haut et de large. Ils descendent à 4 kelvins en moins de cinq jours et passent sous 15 millikelvins peu après, selon l'annonce de l'entreprise. IBM prévoit de relier plusieurs processeurs dans une machine d'au moins 1 000 qubits programmables pour 2027. Cela prépare l'IBM Quantum Starling tolérant aux fautes en 2029.

Les comptes de qubits logiques avancent aussi. Interesting Engineering a rapporté que la machine Sqale d'Infleqtion a démontré 30 qubits logiques intriqués à partir de 80 qubits physiques. L'entreprise affirme qu'il s'agit du premier système à atomes neutres à atteindre ce seuil sur une plateforme commerciale. Son directeur général Matt Kinsella a déclaré viser 100 qubits logiques pour 2028.

Simulation et orbite

Le matériel quantique sert aussi à des problèmes de physique. ScienceDaily a rapporté le 26 septembre qu'une équipe dirigée par Duke a utilisé un simulateur quantique à 13 ions pour reproduire la rupture de corde. Ce processus est lié à la formation des particules dans l'univers primordial. Le travail a été publié le 23 septembre dans Nature Physics. Christopher Monroe, qui a dirigé la recherche, a déclaré que les simulations quantiques offrent la meilleure plateforme disponible pour étudier la formation de la matière sans assister au Big Bang.

Loin du laboratoire, The Next Web a rapporté le 28 septembre que la start-up indienne TakeMe2Space lancera son satellite MOI-1A lors d'un vol partagé SpaceX le 1er octobre. L'entreprise le présente comme le premier satellite de calcul orbital indien. Il embarque des puces embarquées Nvidia Orin NX et environ 150 watts de puissance. Le satellite compte 23 clients réservés. Il remplace MOI-1, perdu le 12 janvier lorsque le troisième étage du PSLV-C62 de l'ISRO a échoué.

Une meilleure correction des erreurs et des échéances soutenues par les gouvernements partagent désormais un calendrier. La physique tiendra-t-elle ce rythme, c'est la question ouverte.