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 libère le véritable potentiel de l’informatique quantique, permettant des applications révolutionnaires dans divers domaines tels que les avancées scientifiques, les cycles de développement de médicaments plus rapides, de nouveaux matériaux pour les batteries et des méthodes améliorées pour la fabrication d’engrais et la capture de carbone. Ces applications ont le potentiel de révolutionner la société et l’économie.

Pour exécuter ces applications révolutionnaires, 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 échelle sans produire de résultats peu fiables. Des équipes de recherche universitaires et industrielles ont contribué à définir les exigences en matière de portes et de qubits pour ces applications. Des estimations spécifiques des ressources, y compris le nombre de qubits et de portes logiques, fournissent un objectif concret 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 en termes de portes pour les applications révolutionnaires. Les techniques d’atténuation 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 10000X entre les exigences en portes des dispositifs NISQ actuels et celles nécessaires pour les applications révolutionnaires. Par conséquent, de nombreuses équipes de pointe en informatique quantique se consacrent actuellement au développement d’ordinateurs quantiques tolérants aux erreurs.

Le progrès dans trois domaines est crucial pour combler cet écart. Premièrement, les algorithmes doivent devenir encore plus efficients, réduisant le nombre de portes nécessaires pour les calculs. Deuxièmement, des améliorations du matériel 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. Progresser significativement 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 découvertes de GQI.