« C’est une étape scientifique clé », assure lors d’un point presse Julian Kelly, responsable du matériel quantique au Google Quantum AI, le centre de recherche quantique du géant américain. Lui et son équipe ont publié le 22 février, dans la revue Nature, des résultats qui devraient permettre à « des calculateurs quantiques d’atteindre des taux d’erreur suffisamment bas et de faire tourner des algorithmes quantiques utiles », indiquent-ils dans un communiqué. Leur découverte ? « Une démonstration de calcul quantique où le taux d’erreur diminue quand la taille de la correction d’erreur augmente », développent-ils. Une équation – qui paraît pourtant tomber sous le coup de la logique – à laquelle se heurtent tous les scientifiques et ingénieurs qui se frottent à la fabrication d’un processeur quantique.
C’est même « l’une des réalisations les plus difficiles » empêchant de faire passer la technologie à l’échelle, estime le chercheur. Il s'agit d'encoder l’information logique d’un qubit dans plusieurs qubits physiques, afin de pouvoir détecter un changement d’état en les comparant les uns aux autres. Problème, « lorsque les ingénieurs ont essayé d’assembler un nombre de plus en plus gros de qubits physiques, pour en faire des qubits logiques et atténuer les erreurs, le contraire est apparu », rappelle Hartmut Neven, responsable de l'activité quantique du géant. « Davantage de qubits signifie davantage de portes logiques, d’opérations… Davantage de choses qui peuvent engendrer une erreur », explique-t-il.
1 000 qubits pour 1 qubit
Dans leur publication, les scientifiques de Google présentent deux codes de correction d’erreur : dans le premier, un qubit logique composé de 17 qubits physiques est capable de détecter une erreur à la fois ; l’autre, composé de 49 qubits, est en mesure de corriger deux erreurs simultanées, avec un taux légèrement meilleur que le plus petit. La différence est faible (2,914% d’erreur par cycle contre 3,028%) et la fidélité encore loin de permettre des calculs réellement fiables. « C’est un jalon scientifique, mais ces résultats ne permettent pas encore la création d’un ordinateur quantique intégrant la correction d’erreur à l’échelle », concède Julian Kelly.
Le scientifique ne minimise cependant pas l’importance de cette avancée, qui était affichée par l’entreprise comme la deuxième des six étapes de leur route vers un calculateur d’un million de qubits physiques pour 1 000 qubits logiques. « Même si ces résultats peuvent paraître peu de choses, ils prouvent que la correction d’erreur fonctionne, estime-t-il. Maintenant que nous savons comment elle fonctionne, nous savons où mettre les ressources pour aller au-delà de la simple démonstration scientifique. »
S'immuniser contre le bit-flip
Hartmut Neven abonde. « La seule manière de parvenir [à un calculateur quantique de cette taille] est d'introduire la correction d’erreur quantique, affirme-t-il. C’est un rite de passage nécessaire que toute entreprise de calcul quantique en quête de maturité doit traverser. » Nécessaire, mais pas suffisant : la route est encore longue avant de démontrer l’efficacité de cette approche à plus grande échelle. Et la concurrence n’a pas attendu la publication de Google pour se pencher sur le sujet.
En mars 2022, la start-up française Alice & Bob annonçait notamment avoir créé un qubit physique presque immunisé contre le retournement d’état quantique, aussi appelé bit-flip – l’un des deux principaux types d’erreurs auxquels se heurtent les ordinateurs quantiques. Une réussite qui permettrait d’obtenir un qubit logique résistant aux erreurs avec seulement 10 qubits physiques. Quand l’américain en prévoit 1 000 dans son futur calculateur.
