Une nouvelle étude réalise une avancée majeure vers l’informatique quantique tolérante aux failles

Une étude, «Amélioration de la stabilité de Majorana dans une chaîne Kitaev à trois sites», publiée dans Nanotechnologie de la nature Démontre une stabilité significativement améliorée des modes Majorana Zero (MZMS) dans les systèmes quantiques techniques.

Cette recherche, menée par une équipe de l’Université d’Oxford, de l’Université de technologie de Delft, de l’Université de technologie d’Eindhoven et des machines quantiques, représente une étape majeure vers l’informatique quantique tolérante aux failles.

Les modes Majorana Zero (MZMS) sont des quasiparticules exotiques qui sont théoriquement à l’abri des perturbations environnementales qui provoquent la décohérence des qubits conventionnels. Cette stabilité inhérente les fait des candidats prometteurs pour construire des ordinateurs quantiques robustes. Cependant, la réalisation de MZMS suffisamment stables a été un défi persistant en raison des imperfections des matériaux traditionnels.

L’équipe de recherche a relevé ce défi en construisant une chaîne Kitaev de trois sites, un tremplin vers les supraconducteurs topologiques. Ils ont utilisé des points quantiques couplés par des segments supraconducteurs dans des nanofils hybrides semi-conducteurs-superconducteur, permettant un contrôle précis des états quantiques.

Ce design à trois sites fournit un “sweet spot” où les MZM sont plus séparés spatialement, réduisant leurs interactions et améliorant leur stabilité, ce qui est un progrès clé.

Le Dr Greg Mazur (Department of Materials, University of Oxford), auteur principal de l’étude et ancien ingénieur quantique chez Qutech pendant la période de recherche, a déclaré: «Nos résultats sont un progrès clé, prouvant que la mise à l’échelle des chaînes Kitaev préserve non seulement mais améliore la stabilité de Majorana.

“J’ai hâte de faire progresser cette approche avec mon groupe de recherche nouvellement établi à Oxford, visant à créer des plateformes quantiques encore plus évolutives. L’objectif de mon travail au Département des matériaux sera de créer une question quantique artificielle à travers des nanodéfices avancés.”

L’équipe prévoit que l’extension des chaînes améliorera de façon exponentielle la stabilité, car les MZM aux extrémités deviendront de plus en plus isolés du bruit environnemental. Cela motive fortement les explorations futures de réseaux de points quantiques plus grands, cruciaux pour l’informatique quantique pratique. Cette approche ouvre la porte à la création de matériaux entièrement nouveaux avec des propriétés quantiques sur mesure grâce à une ingénierie précise des appareils.