Il existe plusieurs approches pour la mise en \u0153uvre de circuits supraconducteurs dans les ordinateurs quantiques. Par exemple, il existe aujourd’hui plusieurs types de qubits, dont le qubit de transmon standard et le qubit de fluxonium relativement nouveau. Le qubit \u00e0 transmon reste le plus simple et est actuellement le plus utilis\u00e9. Il existe \u00e9galement diff\u00e9rentes m\u00e9thodes de couplage des qubits, du couplage capacitif direct \u00e0 celles qui impliquent un coupleur accordable entre les qubits.<\/p>\n
Le coupleur \u00e0 double transmon de Toshiba est un coupleur accordable compos\u00e9 de deux qubits supraconducteurs de type transmon. Il peut \u00e0 la fois d\u00e9sactiver le couplage et ex\u00e9cuter des op\u00e9rations de porte \u00e0 deux qubits \u00e0 grande vitesse pour des qubits transmon \u00e0 fr\u00e9quence fixe avec des fr\u00e9quences significativement diff\u00e9rentes. Son fonctionnement efficace n\u00e9cessite un temps de coh\u00e9rence suffisamment long, plus long que le temps d’op\u00e9ration de la porte, ce qui n’est possible que si les mat\u00e9riaux supraconducteurs utilis\u00e9s, la conception du circuit environnant et les processus de fabrication sont tous soigneusement pris en compte. En m\u00eame temps, pour les op\u00e9rations de porte \u00e0 grande vitesse, une forte force de couplage entre les qubits est cruciale.<\/p>\n
Le groupe de recherche conjoint de Toshiba et de RIKEN a r\u00e9alis\u00e9 avec succ\u00e8s la premi\u00e8re d\u00e9monstration exp\u00e9rimentale au monde de cette m\u00e9thode et a d\u00e9montr\u00e9 qu’elle offrait une grande fid\u00e9lit\u00e9 de performance.<\/p>\n
Les chercheurs ont atteint une fid\u00e9lit\u00e9 de 99,90 % pour une porte \u00e0 deux qubits. La fid\u00e9lit\u00e9 est un indicateur de performance standard pour les portes quantiques, qui quantifie \u00e0 quel point une op\u00e9ration est proche de l’id\u00e9al dans une fourchette de 0 \u00e0 100 %, les pourcentages les plus \u00e9lev\u00e9s indiquant une plus grande pr\u00e9cision dans le fonctionnement de la porte quantique.<\/p>\n
Propos\u00e9 \u00e0 l’origine par Toshiba dans un article datant de septembre 2022, le coupleur \u00e0 double transmon est un coupleur accordable qui d\u00e9tient la cl\u00e9 de l’am\u00e9lioration des performances des ordinateurs quantiques supraconducteurs. Gr\u00e2ce \u00e0 une r\u00e9alisation exp\u00e9rimentale r\u00e9ussie, Toshiba et RIKEN ont confirm\u00e9 sa sup\u00e9riorit\u00e9 th\u00e9orique sur les coupleurs accordables conventionnels en supprimant le probl\u00e8me de longue date du couplage r\u00e9siduel inutile et en permettant des portes \u00e0 deux qubits \u00e0 grande vitesse et \u00e0 haute fid\u00e9lit\u00e9.<\/p>\n
Pour am\u00e9liorer les performances des portes \u00e0 deux qubits, le temps de coh\u00e9rence, c’est-\u00e0-dire la p\u00e9riode pendant laquelle l’\u00e9tat de superposition quantique peut \u00eatre maintenu – ce qui est essentiel dans les ordinateurs quantiques – doit \u00eatre prolong\u00e9. Les portes doivent \u00e9galement \u00eatre ex\u00e9cut\u00e9es rapidement et la force du couplage r\u00e9siduel doit \u00eatre supprim\u00e9e pour r\u00e9duire les erreurs qu’il provoque. L’\u00e9quipe Toshiba-RIKEN a obtenu un temps de coh\u00e9rence de classe mondiale pour le qubit transmon, un temps de grille court de 48 ns et a r\u00e9duit la force du couplage r\u00e9siduel \u00e0 6 kHz, atteignant ainsi une fid\u00e9lit\u00e9 de 99,90 %.<\/p>\n
Les ordinateurs quantiques qui adoptent le coupleur \u00e0 double transmon peuvent \u00e9galement utiliser le qubit transmon \u00e0 fr\u00e9quence fixe, qui est tr\u00e8s stable et dont la structure simple est relativement facile \u00e0 fabriquer. Cela fera progresser le domaine de l’informatique quantique, qui conna\u00eet un d\u00e9veloppement rapide, et ouvrira la voie aux ordinateurs quantiques \u00e0 grande \u00e9chelle indispensables aux applications pratiques, telles que la r\u00e9alisation de la neutralit\u00e9 carbone et la mise au point de nouveaux m\u00e9dicaments.<\/p>\n