En labo, Guizhen Chip démontre un état à 16 qubits

À l’intérieur d’une puce photonique programmable conçue sur mesure, une équipe de Guizhen Chip Technology, basée à Hefei, et le groupe du professeur Ren Xifeng à l’Université des sciences et technologies de Chine ont assemblé un état GHZ intriqué à quatre photons et seize qubits, un état partagé, ainsi qu’un état cluster à quatre qubits. Dix des seize qubits ont été vérifiés comme étant véritablement intriqués. Les travaux sont présentés comme le plus grand état intriqué multiqubit sur puce à ce jour.

L’obstacle est l’échelle. Les ordinateurs quantiques photoniques ont besoin de nombreux photons intriqués, mais les sources multiphotoniques deviennent très vite inefficaces à mesure qu’elles grandissent, tandis que les portes déterministes à deux photons sont difficiles à construire. L’équipe utilise plutôt le MBQC — calcul quantique basé sur les mesures — dans lequel le calcul est piloté par des mesures sur un seul qubit effectuées sur une ressource intriquée préparée à l’avance.

La puce attribue à chaque photon plusieurs qubits en fonction de son chemin, puis achemine ces chemins à travers un module de mesure programmable à quatre couches. En pratique, l’architecture remplace un problème difficile de préparation de multiples photons par une conception monophotonique de grande dimension et des mesures en couches, ce qui permet de conserver un matériel optique plus simple tout en rendant la préparation de l’état de ressource plus déterministe.

L’équipe a également utilisé son état cluster à quatre qubits pour exécuter l’algorithme de recherche de Grover, avec une probabilité moyenne d’identification de 0,987. Le résultat est publié sous forme de prépublication sur arXiv : il s’agit donc d’une avancée de laboratoire, et non d’un ordinateur quantique déployé ou d’un système achevé à un million de qubits.

Alors, qu’est-ce qui change concrètement ? Guizhen Chip a montré une voie d’ingénierie pour intégrer directement sur une puce photonique des états de ressource intriqués plus grands, une brique de base pour le calcul quantique basé sur les mesures et le calcul quantique par fusion. Le prochain test sera plus difficile : démontrer par la mesure des qubits logiques tolérants aux fautes dans des conditions de bruit réalistes. D’ici là, le résultat constitue une brique de base vers un matériel quantique optique évolutif, et non la preuve que les machines à un million de qubits sont prêtes.