Le crépitement dans le processeur quantique se tait pendant des secondes express
Un qubit supraconducteur ressemble à un instrument de musique capricieux : tant qu'on ne l'a pas accordé, on ne peut pas espérer une note juste. Mais même après l'accordage, le son dérive. Les coupables sont de minuscules défauts dans le matériau, que les physiciens appellent des systèmes à deux niveaux. Ils sont comme des microfissures invisibles qui apparaissent et disparaissent, perturbant le rythme de travail du processeur.
Les chercheurs ont assemblé un dispositif basé sur une matrice logique programmable (FPGA) — c'est une puce flexible que l'on peut reprogrammer selon la tâche. Grâce à elle, ils ont mesuré la relaxation des qubits avec une résolution subseconde, c'est-à-dire qu'ils ont capté des changements en moins d'une seconde. Il s'est avéré que le tableau est le même pour différents qubits, différents laboratoires et différentes fabrications. De plus, ces sauts rapides ont pu être directement liés aux erreurs dans les portes quantiques — les opérations de base qui composent un calcul. Le lien a été confirmé par la méthode du benchmarking randomisé : elle permet d'estimer la précision des portes en parcourant aléatoirement leurs séquences.
On comprend maintenant que le réglage d'un ordinateur quantique n'est pas une affaire ponctuelle, mais une lutte continue contre un bruit rapide. Pour revenir à l'analogie musicale : l'instrument se désaccorde non pas en un mois, mais en quelques secondes — et l'accordeur doit travailler sans interruption.
Les systèmes à deux niveaux ne sont pas une abstraction, mais de véritables atomes ou groupes d'atomes qui peuvent se trouver dans deux états, comme un petit interrupteur. Leur basculement prélève de l'énergie au qubit, ce qui le fait « oublier » son état quantique.
Dans le roman « L'Âge de diamant » de Neal Stephenson, des nanomachines luttent contre les défauts des matériaux au niveau atomique — un peu comme les ingénieurs doivent lutter contre les systèmes à deux niveaux dans les processeurs quantiques.