Deux atomes contre le chaos : un record de mémoire quantique express
Un bit quantique ordinaire est détruit par la moindre perturbation — chaleur, champ magnétique. Des physiciens ont fait travailler une paire d'atomes pour que le désordre n'efface pas l'enregistrement. L'information n'était pas codée dans chaque atome, mais dans la différence de leurs états — comme la tension d'une corde entre deux bouées. Tout bruit balance les deux bouées de manière identique, donc la distance entre elles reste constante. Grâce à la spectroscopie laser de précision, les scientifiques ont suivi cette différence.
L'expérience avec des ions d'ytterbium a montré que la paire liée conservait l'information quantique pendant 10,5 heures — comme si la corde entre les bouées restait tendue pendant toute une journée de tempête. Une telle stabilité est comparable à la précision des pulsars. Un qubit isolé se détruisait auparavant en une heure. Pendant ce temps, on peut effectuer 36 milliards d'opérations sans erreur — plus que ce dont la plupart des ordinateurs quantiques auront besoin. Cette méthode prolonge les travaux de David Wineland, pionnier des pièges à ions, et ouvre la voie à des systèmes fiables sans protection encombrante.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2603.19631
Quantum systems promise to revolutionize information processing science and technology [1-3]. The preservation of quantum coherence, the defining property of qubits, fundamentally constrains the performance of quantum information processing with quantum memories [4]. While trapped atomic ions theoretically support million-year coherence based on spontaneous emission [5-7], experimental demonstrations have reached far less, only about an hour [8-13]. Here we combine clock-state qubits with decoherence-free subspace (DFS) encoding to achieve coherence exceeding ten hours. Using correlation-based phase tracking in 171Yb+ ion pairs sympathetically cooled by 138Ba+ ion, we demonstrate this without magnetic shielding or enhanced microwave phase stabilization that previously limited coherence times. DFS encoding references the qubit phase to the inter-ion energy difference to reject microwave phase noise and common-mode magnetic fluctuations, while clock states provide environmental insensitivity. Throughout measurements extended to 1600 seconds, we observe minimal coherence decay, with exponential fits yielding a coherence time of (3.77 +/- 1.09) x 10^4 seconds. Our results establish DFS encoding as a form of passive error correction that eliminates technical noise constraints, unlocking the million-year coherence potential of atomic ions for scalable quantum information processing.
Si une opération quantique durait une microseconde, on pourrait effectuer 36 milliards de ces opérations en 10 heures sans une seule erreur.
Une mémoire aussi stable rappelle le noyau de calcul du roman « Le Voleur quantique », capable de stocker une personnalité pour toujours.