Moins de qubits pour une meilleure correction d'erreurs : Nord Quantique avance l'informatique quantique grâce à l'encodage multimode

SHERBROOKE, Québec (29 mai 2025) – Nord Quantique, pionnier dans le domaine de la correction d'erreur quantique, annonce aujourd'hui une première en physique appliquée. L'entreprise a développé une technologie de qubits bosoniques avec un « encodage multimode », ouvrant ainsi la voie à une réduction importante du nombre de qubits requis pour la correction d'erreur quantique (CEQ). Il en résulte une approche dans le domaine de l'informatique quantique qui permettra de créer des systèmes plus petits, mais plus puissants, ne consommant qu’une fraction de l'énergie. Ces systèmes seront également plus simples à développer à grande échelle grâce à leur taille et à leurs exigences réduites en cryogénie et en électronique de contrôle.

Pour réaliser cette démonstration, l'entreprise a implémenté un code bosonique avancé, le code Tesseract. Ce code protège le système contre de nombreux types d'erreurs courantes, notamment les inversions de bits, les inversions de phase et les erreurs de contrôle. Un autre avantage clé par rapport à l’encodage monomode est la détection des erreurs de fuite, pour lesquelles le qubit est expulsé de l'espace code.

Dans cette démonstration, la post-sélection a été utilisée pour filtrer les séquences imparfaites, et 12,6 % des données ont été éliminées à chaque cycle de CEQ. Une excellente stabilité de l'information quantique et l'absence de dégradation mesurable sur 32 cycles de correction d'erreurs ont ainsi pu être mises en évidence. Le code Tesseract permet une détection accrue des erreurs, ce qui mènera à de nouveaux avantages en matière de CEQ à mesure que d'autres modes seront ajoutés. Ces résultats constituent donc une étape clé dans le développement de nos ordinateurs quantiques.

« Le nombre de qubits physiques dédiés à la correction d'erreur quantique a toujours représenté un défi majeur pour notre industrie. L'utilisation de qubits physiques pour créer de la redondance rend le système volumineux, inefficace et complexe, ce qui augmente également les besoins énergétiques », a déclaré Julien Camirand Lemyre, PDG de Nord Quantique. « L’encodage multimode nous permet de construire des ordinateurs quantiques dotés d'excellentes capacités de correction d'erreurs, sans les contraintes liées à la présence de nombreux qubits physiques. Au-delà de leur taille réduite et plus pratique, nos machines ne consommeront également qu’une fraction de l'énergie, ce qui les rend attractives pour les centres de données où les coûts énergétiques sont une préoccupation majeure. »

Le concept central de l'approche multimode repose sur l'utilisation simultanée de plusieurs modes quantiques pour encoder des qubits individuels. Chaque mode représente une fréquence de résonance différente dans une cavité en aluminium et offre une redondance supplémentaire, protégeant ainsi l'information quantique. Le nombre de photons composant chaque mode peut également être augmenté pour une protection accrue, rehaussant ainsi les capacités de CEQ. Cette avancée offre

désormais une capacité de correction d'erreurs amplifiée et des moyens supplémentaires de détection des erreurs, tout en maintenant inchangé le nombre de qubits. À mesure que ces systèmes évoluent, le rapport cavités physiques/qubits logiques peut atteindre un rapport de 1:1. Ainsi, l’encodage multimode représente une voie vers des performances CEQ plus élevées sans augmenter la taille du système.

Cette stratégie d’encodage offre également des avantages supplémentaires pour la mise à l’échelle des systèmes, ouvrant de nouvelles perspectives pour l'informatique quantique tolérante aux fautes. Parmi les exemples, nous pouvons citer la réduction de l'impact des erreurs provenant des qubits auxiliaires, l'amélioration de la durée de vie logique grâce à la suppression des erreurs silencieuses et l'extraction d’une cote de confiance utilisées pour améliorer les stratégies de détection et de correction d’erreurs.

Du point de vue de l'efficacité, un système de Nord Quantique doté de plus de 1 000 qubits logiques occuperait environ 20 mètres carrés, suffisamment compact pour être intégré à un centre de données. Du point de vue des coûts, ces systèmes permettent une réduction notable de la consommation d'énergie. Bien que les quantités varient en fonction du calcul, si nous prenons l'exemple du RSA-830, nous prévoyons de résoudre le problème en une heure à une vitesse de 1 MHz, avec une consommation de 120 kWh. Les estimations tablent sur 1 300 kW sur neuf jours en utilisant le calcul haute performance classique, pour une consommation de 280 000 kWh. Ces estimations traduisent une meilleure performance par rapport aux autres approches en informatique quantique.

« Après des années de travail sur la conception d'opérations multimodes d’états quantiques encodés dans des cavités supraconductrices, je suis ravie de constater les progrès réalisés par l'équipe de Nord Quantique », a ajouté Yvonne Gao, professeure adjointe à l'Université nationale de Singapour et chercheuse principale au Centre des technologies quantiques. « Leur approche pour l’encodage de qubits logiques dans des états Tesseract multimodes est une méthode très efficace pour la correction d'erreurs et je suis impressionnée par ces résultats. Ils constituent une étape importante dans la transition de l’industrie vers l’informatique quantique à grande échelle. »

Grâce à cette avancée scientifique, Nord Quantique dispose désormais d'une voie claire vers la tolérance aux fautes à grande échelle. L'équipe continuera d'améliorer ses résultats en exploitant des systèmes munis de modes supplémentaires pour repousser les limites de la correction d'erreurs quantiques. Les premiers ordinateurs quantiques à grande échelle de l'entreprise, dotés de plus d'une centaine de qubits logiques, sont attendus d'ici 2029.


Pour de plus amples renseignements
Steve La Barbera
media@nordquantique.ca