L’équipe de recherche conjointe d’Origin Quantum et de l’Université des sciences et technologies de Chine a proposé de manière innovante le schéma de « porte à phase contrôlée à extension de l’espace des paramètres (PSE-CZ) », qui a permis de résoudre avec succès le problème de longue date de la contrainte mutuelle entre vitesse et fidélité dans le domaine du calcul quantique supraconducteur, permettant aux portes quantiques à deux qubits d’améliorer considérablement leur précision tout en maintenant une vitesse élevée. Les résultats correspondants ont été publiés dans la revue internationale de physique de premier plan Physical Review Letters, et les travaux de validation expérimentale ont été réalisés sur l’ordinateur quantique supraconducteur autonome chinois « Origin Wukong ».
Pour effectuer des calculs complexes, un ordinateur quantique ne peut se passer des opérations fondamentales que sont les « portes quantiques ». Un calcul quantique stable et fiable exige que les portes quantiques possèdent à la fois une vitesse d’opération ultra-rapide et une fidélité de calcul ultra-élevée. Cependant, ces deux exigences ont longtemps présenté une contradiction difficile à concilier : plus la vitesse d’opération des portes quantiques est élevée, plus les problèmes de distorsion des formes d’onde matérielles, d’erreurs de synchronisation, etc., deviennent prononcés, entraînant une baisse significative de la précision ; si l’on ralentit la vitesse pour garantir l’exactitude, cela pénalise l’efficacité globale de l’ordinateur quantique. C’est là un goulot d’étranglement majeur qui entrave le développement des ordinateurs quantiques.
Face à ce problème, l’équipe de recherche a proposé de manière innovante le schéma de « porte à phase contrôlée à extension de l’espace des paramètres (PSE-CZ) ». La docteure Yang Xiaoyan, scientifique en mesure et contrôle chez Origin Quantum, explique : « Ce schéma, sans prolonger la durée des impulsions, divise le paramètre de désaccord de la région intermédiaire de l’impulsion en deux paramètres indépendants et réglables, ajoutant ainsi un “bouton de réglage” au système. Grâce à ce mécanisme innovant, le système peut corriger simultanément les deux types d’erreurs que sont les fuites et les erreurs de phase, réalisant à la fois vitesse et haute fidélité. »
En s’appuyant sur l’ordinateur quantique supraconducteur « Origin Wukong », l’équipe a sélectionné 20 paires de portes quantiques à deux qubits pour effectuer des tests. Les résultats montrent que le schéma PSE-CZ peut efficacement réduire les erreurs de cohérence induites par les distorsions de courte durée, rapprochant ainsi les performances des portes quantiques de la limite de décohérence. Même avec des durées de porte extrêmement courtes de 30 à 40 nanosecondes, le PSE-CZ maintient des performances stables supérieures à celles des portes CZ traditionnelles.
Il est à noter que ce schéma est non seulement adapté au système de calcul quantique supraconducteur, mais peut également être étendu à diverses autres plateformes de calcul quantique telles que les pièges à ions et les spins à l’état solide, ouvrant potentiellement la voie à des opérations logiques quantiques plus rapides et plus fidèles.
Origin Quantum est la première entreprise chinoise de calcul quantique, spécialisée dans le développement d’ordinateurs quantiques à pile complète. Elle a déjà établi un système technologique de calcul quantique « trois matériels, trois logiciels », centré sur le système de puces quantiques, le système de mesure et de contrôle du calcul quantique, le système de support environnemental, le système d’exploitation et les logiciels quantiques, la plateforme cloud de calcul quantique et les logiciels d’application du calcul quantique. Sa série d’ordinateurs quantiques supraconducteurs « Origin Wukong », développée en interne, fournit déjà des services de calcul quantique stables à 192 pays et régions dans le monde, avec un total de plus de 52 millions d’accès à distance et plus d’un million de tâches de calcul accomplies.