Les circuits quantiques sont des composants essentiels des technologies de nouvelle génération comme les ordinateurs quantiques, mais le problème du bruit constitue une limitation significative de leurs performances. Récemment, une équipe de recherche de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), de l'Université Libre de Berlin et de l'Université de Copenhague a publié une étude théorique dans la revue Nature Physics, analysant en profondeur comment le bruit affecte le fonctionnement des circuits quantiques.
Un circuit quantique peut être comparé à une chaîne de dominos, où chaque étape d'opération doit transmettre l'information avec précision. Le bruit est analogue à un léger tremblement des dominos ; il s'accumule dans le circuit quantique, entraînant la disparition progressive de l'influence des opérations initiales. L'étude montre que dans la plupart des circuits quantiques bruyants, seules les dernières étapes sont réellement efficaces, ce qui signifie que la profondeur du circuit est strictement limitée et que les premières opérations « disparaissent de la mémoire ».
Cette recherche a été dirigée par Armando Angrisani et Yihui Quek de l'EPFL, Antonio Anna Mele de l'Université Libre de Berlin et Daniel Stilck França de l'Université de Copenhague. Ils ont analysé une grande famille de circuits quantiques composés d'opérations simples sur deux qubits, en suivant la propagation du bruit dans le circuit. Les résultats indiquent que le bruit fait que les circuits profonds se comportent comme des circuits peu profonds, seules les dernières couches restant actives. Cela explique pourquoi les circuits bruyants peuvent encore être ajustés pour des tâches simples.
L'étude sur les limites imposées par le bruit aux circuits quantiques révèle les capacités pratiques des machines quantiques actuelles. Augmenter simplement le nombre de couches de circuits n'améliorera probablement pas les performances ; les progrès devront dépendre d'un meilleur contrôle du bruit ou d'une optimisation de la conception de l'architecture. L'étude met également en garde contre le fait de considérer les circuits bruyants comme des processus flous entraînables, car cela pourrait susciter des attentes erronées, le bruit ayant déjà affaibli une grande partie de leurs capacités.
Détails de la publication : Auteur : École Polytechnique Fédérale de Lausanne ; Titre : « How noise limits today's quantum circuits » ; Publié dans : Nature Physics (2026) ; Informations sur la revue : Nature Physics
