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Des physiciens ont pour la première fois cultivé des états quantiques quasi parfaits sur une puce supraconductrice, réduisant les erreurs d'un facteur 40.
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Les ordinateurs quantiques ont besoin d'états magiques – des particules auxiliaires spéciales pour fonctionner sans erreur. Autrefois, on les obtenait par un nettoyage répété, semblable à une distillation sans fin : chaque étape ajoutait de l'entropie (du désordre), comme des mauvaises herbes dans un jardin, et dévorait les ressources. La pureté désormais accessible n'était généralement typique que des produits de supernovae. La nouvelle approche – la culture – fonctionne autrement. Les scientifiques placent une « graine » d'état dans un motif ordonné de qubits, appelé modèle standard de code de surface, et elle germe pour prendre la forme voulue. Sur une puce supraconductrice, ce jardin a donné une pureté record de 99,99 %, mais seulement 8 % des tentatives ont réussi – les autres ont été écartées.
Comme des plantes rares, les pousses survivantes portent des propriétés idéales.
Cette méthode de culture a réduit les erreurs d'un facteur 40 et remplacé le nettoyage complexe. Les ordinateurs quantiques sont désormais plus proches de la découverte de nouveaux matériaux et médicaments.
Fault-tolerant quantum computing requires a universal gate set, but the necessary non-Clifford gates represent a significant resource cost for most quantum error correction architectures. Magic state cultivation offers an efficient alternative to resource-intensive distillation protocols; however, testing the proposal's assumptions represents a challenging departure from quantum memory experiments. We present an experimental study of magic state cultivation on a superconducting quantum processor. We implement cultivation, including code-switching into a surface code, and develop a fault-tolerant measurement protocol to bound the magic state fidelity. Cultivation reduces the error by a factor of 40, with a state fidelity of 0.9999(1) (retaining 8% of attempts). Our results experimentally establish magic state cultivation as a viable solution to one of quantum computing's most significant challenges.
Pour atteindre une telle précision, il aurait fallu distiller de l'alcool plus de 40 fois – ici, un seul cycle de culture a produit le même effet.
Dans le roman « Anathème » de Neal Stephenson, des moines quantiques cultivent des états de conscience, un peu comme les physiciens sur leur puce, pour influencer la réalité.