Traitement de la perte de fidélité en calcul quantique
De récents progrès en calcul quantique ont suscité un regain d'intérêt de la part de la communauté scientifique. Compte-tenu du parallélisme massif des mécanismes quantiques multi-corps qui y président, les algorithmes quantiques prévoient des performances inédites en matière de traitement des informations. Par conséquent, les ordinateurs quantiques seront aptes à stimuler des comportements mécaniques complexes allant des systèmes quantiques aux modèles décrivant le mouvement des électrons au sein des cristaux. Les recherches effectuées dans le cadre du réseau d'universités et de centres de recherche participant au projet interdisciplinaire et transnational EDIQIP ont notamment porté sur les barrières de décohérence. Le traitement des informations quantiques dépend de la capacité à garantir et contrôler l'évolution unitaire d'un ensemble de qubits couplés sur de longues périodes de temps. Le terme «décohérence» inclut la dégradation des états de superposition, qui conduit essentiellement à une perte des informations stockées et entraîne des problèmes de calcul. La décohérence induite par les appariements inévitables à l'environnement extérieur constitue l'un des principaux obstacles à la mise en oeuvre expérimentale d'un ordinateur quantique. Même en l'absence de tout appariement externe, un ordinateur quantique comporte toujours des imperfections statiques internes. Ces imperfections statiques génèrent des appariements résiduels entre qubits et des variations dans l'espacement des niveaux d'énergie d'un qubit à un autre. L'objectif des chercheurs de l'université Paul Sabatier consistait à déterminer leur effet sur la précision des calculs quantiques. Des études numériques et analytiques poussées ont été menées à bien sur un algorithme quantique bien défini, décrivant la dynamique dans un espace à phases mixtes avec mouvement chaotique et intégrable. Grâce à la théorie des matrices aléatoires (RMT), une loi de progression de la perte de fidélité universelle a été définie et étendue pour y inclure les effets dissipatifs. Outre la perte exponentielle, on a montré que les imperfections entraînent une chute en courbe de Gausse qui limite de façon significative les temps de calcul fiable maximums. Dans la phase de recherche suivante, les partenaires du projet EDIQIP entendent appliquer les connaissances et l'expertise acquises à la mise au point d'une méthode générale de correction, afin de compenser les effets négatifs des imperfections statiques.
