Le calcul quantique pourrait permettre un jour de réaliser certaines tâches qu'aucun ordinateur classique ne peut réaliser. L'un des exemples emblématiques est celui de la factorisation de très grands entiers, qui joue un rôle central en cryptographie. Si les processeurs quantiques actuels n'en sont pas encore capables c'est notamment parce que les qubits (analogues quantiques des bits de l'informatique classique) et les opérations sur ces qubits ont encore des taux d'erreur trop importants. Les qubits ne sont pas parfaitement isolés et les interactions avec leur environnement sont responsables du phénomène de décohérence qui tend à détruire les très fragiles superpositions quantiques qui sont indispensables au fonctionnement des algorithmes quantiques.
Dans un travail publié en janvier 2024 [1] des chercheurs d'IBM Quantum et de l'IPhT ont montré que, pour un processeur quantique basé sur une technologie de qubits supraconducteurs, il était possible de modéliser de façon précise ces phénomènes. L'étude a combiné les résultats d'expériences menées sur un processeur quantique IBM accessible via le cloud avec des simulations numériques. Ces simulations prennent en compte différents termes de bruit mais aussi des interactions parasites entre les qubits, ainsi que des interactions avec certaines charges électrostatiques qui les environnent. Pour incorporer les effets des corrélations entre les qubits, l'étude a utilisé des états spécifiques appelés graph states et présentant de l'intrication quantique.
Le modèle résultant de ce travail décrit de façon précise et quantitative la dynamique et la perte de cohérence quantique des qubits au cours du temps, et donne des informations fines à la fois sur l'action de l’environnement et sur les interactions non-souhaitées entre les qubits. Ce travail ouvre ainsi la voie à un meilleur contrôle de ces systèmes.
