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Atelier 3 - de 16h00 à 17h30
Calcul quantique : Quoi de neuf chez les QuBits ?
Présidé par Philippe Duluc, Chief Technology Officer, Atos
Qubits topologiques : principes et intérêts
Par Vivien Londe, Quantum Software Engineer, Microsoft
L’informatique quantique repose sur la manipulation de degrés de liberté quantiques, appelés qubits lorsqu’ils sont binaires. Ces degrés de liberté sont omniprésents à l’échelle atomique mais il est difficile de les isoler et de les contrôler avec précision.
L’approche topologique consiste à encoder un degré de liberté quantique de façon non locale. Ainsi le calcul quantique ne peut être affecté que par des erreurs globales, bien moins probables que les erreurs locales.
Si l’existence du fermion de Majorana a été postulée dès 1937 par le physicien italien Ettore Majorana, ce n’est qu’en 2012 qu’on parvient à créer une excitation collective, ou quasi-particule, qui en reproduit les propriétés. Lorsque deux fermions de Majorana se rencontrent, ils peuvent ou bien s’annihiler ou bien donner naissance à un électron. La probabilité de ces deux canaux de fusion dépend de l’historique des mouvements relatifs des fermions de Majorana. On retrouve ainsi le degré de liberté quantique binaire d’un qubit.
Pour réaliser un ordinateur quantique universel, il faut également être capable de processer la mémoire quantique. On parle d’appliquer une porte quantique. Le processing de qubits topologiques peut se faire par le simple mouvement relatif des fermions de Majorana. De façon équivalente l’utilisation de degrés de liberté auxiliaires et de mesures collectives conduit au même résultat : on parvient ainsi à implémenter un jeu de portes universel.
Nous proposons de passer en revue certains aspects théoriques de l’ordinateur quantique topologique. Dans un second temps, nous évoquerons la réalisation expérimentale des excitations collectives ayant les propriétés du fermion de Majorana.
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Biographie : Après avoir étudié la physique théorique à l’Ecole Polytechnique et les mathématiques à l’Université de Jussieu, Vivien Londe réalise son doctorat à Inria sur la correction d’erreur quantique. La correction d’erreur quantique consiste à réaliser un compromis entre qualité et quantité de la mémoire quantique. A partir d’un grand nombre de qubits de qualité médiocre, on construit un nombre plus restreint de qubits de meilleure qualité. On dit qu’on encode des qubits logiques dans un système de qubits physiques. Cela revient à reproduire artificiellement ce que l’ordinateur quantique topologique cherche à faire au niveau du hardware quantique. A l’issue de son doctorat, il rejoint Microsoft en tant que spécialiste de l’informatique quantique. |
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