Google affirme que la culture d'états magiques réduit les erreurs d'environ 40 fois sur la puce Willow
Google Quantum AI affirme que cette technique atténue un goulot d'étranglement de ressources connu de longue date, mais qu'elle doit encore être démontrée à plus grande échelle.
Illustration IAGoogle Quantum AI a annoncé le 15 octobre avoir démontré le fonctionnement d'une technique appelée culture d'états magiques sur son processeur Willow, réduisant les erreurs d'environ 40 fois par rapport à un fonctionnement sans elle. L'entreprise indique que ces travaux sont désormais publiés.
Les états magiques sont des états quantiques particuliers qui aident une machine à exécuter l'ensemble des opérations nécessaires à l'informatique quantique universelle, celle capable de faire tourner des programmes utiles au-delà de ce que les ordinateurs classiques peuvent faire. Les chercheurs considèrent leur production comme un goulot d'étranglement difficile depuis 2004. Selon Google, produire des états magiques de haute qualité et corrigés des erreurs exige tant de ressources que, d'après certaines estimations, jusqu'à 95 % de la capacité d'un ordinateur quantique pourrait devoir leur être consacrée. Chaque état magique ne peut en outre être utilisé qu'une seule fois.
La méthode de culture a été mise au point en 2024 par des chercheurs de Google Quantum AI, qui ont affiné une idée issue de la littérature antérieure. Elle est conçue comme un filtre : un état bruité est placé dans une petite région de la puce, et une séquence de mesures coordonnées recherche les erreurs et écarte les tentatives échouées. L'objectif est de faire croître un état très pur, à faible taux d'erreur, pouvant en même temps être adapté à un encodage plus grand. Google a indiqué que, si elle fonctionnait sur du matériel, cette approche pourrait réduire considérablement la taille de l'ordinateur quantique nécessaire aux tâches pratiques.
Sur Willow, le protocole a permis une réduction des erreurs d'un facteur 40 par rapport aux états non cultivés, et produit des états T avec ce que l'entreprise a qualifié de fidélité logique record de 99,99 %. Google a décrit ce résultat comme la première démonstration d'une solution pratique à l'un des goulots d'étranglement de ressources les plus graves du domaine.
Y parvenir a nécessité un travail d'ingénierie supplémentaire. Lors des premiers essais, l'équipe a constaté que le bruit de laboratoire, dû à la dérive des équipements électriques et aux variations de température, compromettait son banc d'essai habituel. Elle a ajouté un contrôle supplémentaire pour réduire ce bruit et conçu une nouvelle méthode d'étalonnage qui utilise la culture pour se mesurer elle-même.
Les chercheurs ont également fait passer des états d'un code couleur de distance 3 à un code de surface de distance 5, deux formes de correction d'erreurs quantique, montrant que les états purifiés peuvent survivre et être transférés au sein du matériel.
Google a indiqué que la culture d'états magiques doit encore être démontrée à plus grande échelle avant d'être réaliste pour l'informatique quantique pratique, et que de nombreux défis techniques subsistent.