La tolérance aux erreurs est un concept fondamental en informatique quantique car elle permet la conception de circuits quantiques fiables malgré les imperfections des bits quantiques (qubits) et des portes logiques. Dans les ordinateurs quantiques tolérants aux erreurs, les qubits et les portes logiques, qui sont fiables et exécutent l’algorithme de l’utilisateur, sont composés de nombreux qubits et portes physiques bruyants. Ce réseau interconnecté de composants physiques, lorsqu’il est correctement contrôlé, permet aux dispositifs quantiques bruyants de fonctionner comme des machines de calcul fiables.

La tolérance aux erreurs est cruciale car elle ouvre le véritable potentiel de l’informatique quantique, permettant des applications transformatrices dans divers domaines tels que les avancées scientifiques, les cycles de développement de médicaments plus rapides, les nouveaux matériaux pour les batteries et des méthodes améliorées pour la fabrication d’engrais et la capture du carbone. Ces applications ont le potentiel de révolutionner la société et l’économie.

Pour exécuter ces applications transformatrices, des circuits quantiques avec des millions, voire des milliards, de portes sont nécessaires. Seuls les ordinateurs quantiques tolérants aux erreurs peuvent gérer des circuits de cette taille sans produire de résultats peu fiables. Des équipes de recherche académiques et industrielles ont contribué à définir les exigences en termes de portes et de qubits pour ces applications. Des estimations spécifiques de ressources, y compris le nombre de qubits et de portes logiques, fixent des objectifs concrets pour les futurs ordinateurs quantiques tolérants aux erreurs.

Les dispositifs NISQ d’aujourd’hui, avec leurs niveaux élevés de bruit, ne peuvent pas gérer les circuits avec les exigences étendues de portes pour les applications transformatrices. Les techniques de réduction du bruit sont souvent impraticables, nécessitant trop de répétitions ou d’exécutions expérimentales avec des résultats peu fiables. La tolérance aux erreurs est la clé pour combler l’écart de 10 000 fois entre les exigences en termes de portes des dispositifs NISQ actuels et celles nécessaires pour les applications transformatrices. Par conséquent, de nombreuses principales équipes d’informatique quantique se consacrent actuellement au développement d’ordinateurs quantiques tolérants aux erreurs.

Le progrès dans trois domaines est crucial pour combler cet écart. Tout d’abord, les algorithmes doivent devenir encore plus efficaces, réduisant ainsi le nombre de portes nécessaires aux calculs. Ensuite, des améliorations matérielles sont nécessaires pour rendre la tolérance aux erreurs possible. Enfin, des architectures de tolérance aux erreurs doivent être développées pour optimiser les performances du matériel imparfait. Faire des progrès significatifs dans ces domaines débloquera l’impact révolutionnaire de l’informatique quantique sur la société et l’économie.

Pour approfondir le concept de tolérance aux erreurs et son importance en informatique quantique, le document complet de la Partie 1 est disponible en téléchargement sur le site Web de GQI.

Auteur : Dr Ish Dhand, PDG et co-fondateur de QC Design.

Sources :
– GQI
– Quantum Computing Report
– CALTECH
– ETH
– MacquarieU
– UMaryland
– USherbrooke
– UToronto
– UVienna
– UWashington
– Google
– Microsoft
– PsiQuantum
– Xanadu
– BASF SE
– Boehringer Ingelheim
– Mercedes-Benz
– Volkswagen.

Note : Les opinions et points de vue exprimés dans ce rapport appartiennent à l’auteur et ne reflètent pas nécessairement les conclusions ou les découvertes de GQI.