Un ordinateur quantique capture des particules cosmiques express
Les qubits d'un ordinateur quantique supraconducteur ressemblent à des cordes tendues. Lorsqu'une particule venue du cosmos ou de la désintégration d'un élément radioactif passe à proximité, elle frappe ces cordes, qui se mettent à vibrer. Ces vibrations brisent les états quantiques fragiles et les calculs sont perturbés.
Les scientifiques ont suivi la manière dont ces vibrations s'atténuent après l'impact. Il s'avère que l'énergie se dissipe de deux façons : les particules parasites se recombinent en paires ou se collent aux défauts du matériau. La vitesse de ces processus dépend de la quantité d'énergie laissée par l'impact. En mesurant l'atténuation dans plusieurs qubits à la fois, les auteurs ont pu calculer l'énergie de la particule d'origine — comme on estimerait le poids d'une pierre jetée dans l'eau en observant les ondulations.
Cette méthode transforme le processeur quantique en détecteur de particules. Pour l'instant, c'est un outil de laboratoire, mais il aide à comprendre quels matériaux et quelles conceptions souffrent moins des radiations. À l'avenir, cela servira à créer des ordinateurs quantiques fiables, capables de fonctionner sans pannes constantes.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2604.13176
Quasiparticle poisoning following particle impacts poses a significant challenge to the development of fault-tolerant superconducting quantum computers, as a sudden excess of quasiparticles can simultaneously degrade the coherence of multiple qubits across large device arrays. In this work, we present a statistical analysis that models the time evolution of radiation-induced qubit energy relaxation through quasiparticle density dynamics. This study provides insight into quasiparticle loss processes by distinguishing between recombination and trapping decay channels and assessing their respective impact on qubit performance. We precisely measure quasiparticle recombination in multiple transmon qubits and uncover an unexpected dependence of qubit relaxation dynamics on deposited energy. By linking correlated relaxation events across qubits to ballistic phonon propagation, we introduce a statistical localization approach to extract the energy deposited in the substrate, which is in good agreement with Monte Carlo simulation. This work establishes the quantitative framework for using an arbitrary subset of superconducting transmon qubits in a QPU as energy-resolving witness particle detectors.
L'impact d'une seule particule cosmique peut endommager simultanément plusieurs qubits, même s'ils sont éloignés les uns des autres.