L’informatique quantique basée sur le cloud peut-elle réellement offrir un avantage quantique ?

Une machine quantique peut accélérer considérablement certains types de calcul, mais seulement si deux ou plusieurs bits quantiques de la machine sont intriqués, c’est-à-dire capables d’afficher un comportement lié même s’ils sont séparés.

Cherchant un moyen permettant aux utilisateurs de services d’informatique quantique basés sur le cloud de détecter l’intrication des qubits, Jiheon Seong et Joonwoo Bae de l’Institut avancé des sciences et technologies de Corée ont développé et testé un circuit témoin d’intrication. Il permet de certifier l’enchevêtrement même lorsque le service basé sur le cloud ne permet qu’un contrôle limité de la machine. Leurs recherches ont été publiées dans Informatique intelligente.

Les chercheurs souhaitent construire des circuits générant une intrication entre les qubits. Cependant, jusqu’à ce qu’ils utilisent un circuit, ils ne savent pas s’il s’agit ou non d’un circuit générateur d’intrication. Une procédure coûteuse appelée tomographie quantique peut être réalisée, ou le chercheur peut utiliser un témoin d’intrication. Le témoin d’intrication est une fonction mathématique reliant deux qubits spécifiques et leurs états. La valeur de sa sortie indique si les états des qubits sont intriqués ou séparables.

Malheureusement, il n’est pas toujours possible d’utiliser un témoin d’intrication sans accès direct à la machine quantique. Dans un laboratoire et dans le service d’informatique quantique basé sur le cloud IBMQ, un chercheur peut choisir les qubits matériels de la machine à allouer à un circuit. Dans le service d’informatique quantique basé sur le cloud IonQ, l’utilisateur ne dispose pas de ce niveau de contrôle et ne peut donc pas être sûr d’obtenir les valeurs appropriées pour calculer la sortie de la fonction témoin d’intrication.

La seule contribution d’un chercheur aux services cloud IBMQ et IonQ est un circuit quantique. Pour remédier à cette limitation, Seong et Bae ont conçu des circuits spéciaux de témoins d’intrication qui utilisent la stratégie de témoins d’intrication pour certifier la présence de qubits intriqués. Les chercheurs peuvent utiliser ces circuits pour détecter l’intrication en utilisant uniquement les statistiques de mesure fournies par le service.

Ils n’ont pas besoin de pouvoir contrôler l’allocation des qubits. Les circuits témoins d’intrication permettent aux chercheurs utilisant l’informatique en nuage de satisfaire une « exigence essentielle » dans le processus de recherche d’avantages quantiques.

De plus, les nouveaux circuits témoins d’intrication sont construits sur un framework récemment développé appelé EW 2.0, qui est deux fois plus efficace pour détecter l’intrication.

Seong et Bae décrivent la détection d’intrication pour les circuits générateurs d’intrication à deux et trois qubits, décrivent deux schémas de construction de circuits témoins d’intrication pour les circuits générateurs d’intrication et partagent les résultats d’expériences utilisant les services d’informatique quantique basés sur le cloud IBMQ et IonQ.