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L’informatique quantique sans erreur devient une réalité

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L’informatique quantique sans erreur devient une réalité

Vue d’artiste des opérations de porte sur des bits quantiques logiques protégés contre les erreurs par la correction d’erreur quantique. Crédit : Johannes Knunes

Les éléments de base de l’informatique quantique tolérante aux pannes sont expliqués

En raison d’une fabrication de haute qualité, les erreurs lors du traitement et du stockage des informations sont rares dans les ordinateurs modernes. Cependant, pour les applications critiques, où des erreurs simples peuvent avoir des effets graves, des mécanismes de correction d’erreurs basés sur la redondance sont toujours utilisés dans les données traitées.

Les ordinateurs quantiques sont intrinsèquement plus sensibles aux perturbations, de sorte que des mécanismes de correction d’erreurs seront toujours nécessaires. Sinon, les erreurs se propageront de manière incontrôlable dans le système et les informations seront perdues. Étant donné que les lois fondamentales de la mécanique quantique empêchent la copie des informations quantiques, la redondance peut être obtenue en distribuant des informations quantiques logiques dans un état intriqué de nombreux systèmes physiques, par exemple, plusieurs atomes individuels.

L’équipe de recherche, dirigée par Thomas Munns du Département de physique expérimentale de l’Université d’Innsbruck et Markus Muller de RWTH Aachen et Fürschungcentrum Jülich en Allemagne, a réussi pour la première fois à réaliser un ensemble de calculs sur deux logiques quantiques. Bits qui peuvent être utilisés pour effectuer n’importe quelle opération possible. « Pour un véritable ordinateur quantique, nous avons besoin d’un ensemble global de portes avec lesquelles nous pouvons programmer tous les algorithmes », explique Lukas Postler, un physicien expérimental d’Innsbruck.

Processus quantitatif de base réalisé

L’équipe de chercheurs a appliqué cette passerelle globale mise en place sur un ordinateur quantique à piège à ions avec 16 atomes piégés. Les informations quantiques étaient stockées dans deux qubits quantiques logiques, chacun réparti sur sept atomes.

Maintenant, pour la première fois, il est possible d’implémenter deux portes arithmétiques sur ces bits quantiques tolérants aux fautes, qui sont nécessaires pour un ensemble global de portes : une arithmétique sur deux bits quantiques (la porte CNOT) et un T booléen. porte, qui est particulièrement difficile à mettre en œuvre sur des bits quantiques tolérants aux erreurs.

Les éléments de base de l'informatique quantique tolérante aux pannes

Les éléments de base de l’informatique quantique tolérante aux erreurs sont présentés. Crédit : Yoni Innsbruck / Harald Rich

Le physicien théoricien Marcus Müller explique que « les portes en T sont des opérations très basiques ». « C’est particulièrement intéressant car les algorithmes quantiques sans portes en T peuvent être simulés relativement facilement sur des ordinateurs classiques, éliminant toute accélération potentielle. Ce n’est plus possible pour les algorithmes avec des portes en T. » Les physiciens ont démontré la porte T en préparant un état spécial dans un bit quantique logique et en le transmettant à distance à un autre bit quantique via un processus de porte intriquée.

La complexité augmente, mais la précision aussi

Dans les bits quantiques logiques codés, les informations quantiques stockées sont protégées contre les erreurs. Mais cela est inutile sans les opérations arithmétiques, et ces opérations sont elles-mêmes sujettes aux erreurs.

Les chercheurs ont mis en œuvre des opérations sur des qubits logiques de manière à ce que les erreurs résultant d’opérations physiques de base puissent également être détectées et corrigées. Ainsi, ils ont mis en œuvre la première application tolérante aux pannes d’un ensemble universel de portes à bits quantiques booléens codés.

L’implémentation tolérante aux pannes nécessite plus d’opérations que les opérations non tolérantes aux pannes. Cela introduira plus d’erreurs à l’échelle d’un seul atome, mais néanmoins les opérations expérimentales sur les qubits logiques sont meilleures que les opérations logiques tolérantes aux pannes », se réjouit Thomas Munz. « L’effort et la complexité augmentent, mais la qualité résultante est meilleure. » Les chercheurs examinent et confirment également leurs résultats expérimentaux en utilisant la simulation numérique sur des ordinateurs classiques.

Les physiciens ont maintenant démontré tous les éléments constitutifs de l’informatique tolérante aux pannes sur un ordinateur quantique. La tâche consiste maintenant à mettre en œuvre ces méthodes sur des ordinateurs quantiques plus grands et donc plus utiles. Les méthodes décrites à Innsbruck peuvent également être utilisées sur un ordinateur quantique à piège à ions dans d’autres architectures d’ordinateurs quantiques.

Référence : « Illustration of global fault-tolerant quantum gate operations » par Lukas Buchler, Sasha Heuen, Ivan Pogorelov, Manuel Rispeler, Thomas Feldker, Michael Meath, Christian D. Marciniak, Roman Stryker, Martin Ringbauer, Rainer Platt, Philip Schindler, Markus Muller et Thomas Mons, 25 mai 2022, disponible ici. tempérer la nature.
DOI : 10.1038 / s41586-022-04721-1

Un soutien financier à la recherche a été fourni, entre autres, par l’Union européenne dans le cadre de l’initiative phare Quantum ainsi que par l’Agence autrichienne de promotion de la recherche FFG, le Fonds scientifique autrichien FWF et la Fédération des industries autrichiennes du Tyrol.

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Mises à jour en direct de l'atterrissage sur la Lune aux États-Unis : Ulysse a atterri

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Mises à jour en direct de l'atterrissage sur la Lune aux États-Unis : Ulysse a atterri

Lorsque l'atterrisseur Odysseus d'Intuitive Machines se trouve à environ 100 pieds au-dessus de la surface de la lune, il éjecte une petite boîte.

Cette boîte est EagleCam, un système de caméras conçu par des étudiants de l'Université aéronautique Embry-Riddle de Daytona Beach, en Floride. Lorsqu'il tombe à la surface, l'appareil capture des images d'Ulysse atterrissant sur la lune, une sorte de selfie spatial.

En cas de succès, ce sera le premier projet étudiant à opérer sur la Lune.

Le projet de 350 000 $ résulte d'une visite à Embry-Riddle en 2019 du PDG d'Intuitive Machines, Steve Altimos, un ancien élève de l'université.

M. Altimus a mis les étudiants au défi de construire une charge utile « dans le but de capturer la première vue à la troisième personne d'un atterrissage de vaisseau spatial », a déclaré Troy Henderson, professeur de génie aérospatial. « C'était donc le point de départ. »

Lors de la dernière descente d'Odysseus jeudi, un ressort éloignera EagleCam du vaisseau spatial et, à mesure que l'instrument tombera (il suivra son mouvement mais n'a pas d'élan pour tourner ou se déplacer), trois caméras avec de larges champs de vision captureront des images.

« Peu importe ce qui arrive, si nous glissons, trébuchons ou quoi que ce soit du genre, l'une de ces trois caméras verra l'atterrisseur », a déclaré le Dr Henderson.

Même après qu'EagleCam ait atteint le sol à environ 25 mph, il devrait continuer à prendre des photos. Les étudiants ont effectué des tests de chute du modèle EagleCam dans une sablière avec plusieurs pouces de matériau simulant le sol lunaire sur le dessus. La version d'essai a survécu.

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«Nous sommes convaincus que tout ira bien», a déclaré le Dr Henderson.

L'une des clés du succès d'EagleCam est qu'Odysseus doit également atterrir en condition opérationnelle. Le dispositif Embry-Riddle enverra les images à l'atterrisseur, qui les transmettra ensuite à la Terre.

Ce n'était pas un projet simple.

« Nous étions en pleine conception pendant Covid », a déclaré Christopher Hayes, un doctorant qui a été ingénieur principal d'EagleCam. « Alors, comment nous sommes-nous adaptés pour concevoir une caméra qui irait sur la lune alors que nous utilisions tous Zoom dans nos maisons ? »

La pandémie a perturbé les chaînes d’approvisionnement, ajoutant ainsi de nouveaux défis. « Nous avons en fait commandé un jeu de vis à une entreprise, et elles sont arrivées neuf mois plus tard », se souvient M. Hayes. « Certains de nos budgets initiaux étaient erronés. »

Il y a également eu un roulement constant à mesure que les étudiants obtiennent leur diplôme. « Ensuite, nous avons dû combler le vide et nous assurer que les nouveaux étudiants savaient ce qu'ils faisaient », a déclaré M. Hayes.

À l'approche de l'atterrissage, M. Hayes s'est dit excité et confiant. « Il y a la paix en sachant que cela n'est plus entre nos mains maintenant », a-t-il déclaré. « Nous devons simplement faire confiance au système pour faire ce pour quoi il est conçu. »

Quelques heures après l'atterrissage, M. Hayes espère apprendre comment fonctionne EagleCam et espère voir les images qu'elle a prises.

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Machines intuitives : une entreprise américaine s'apprête à tenter d'alunir

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Machines intuitives : une entreprise américaine s'apprête à tenter d'alunir
  • Écrit par Jonathan Amos
  • Journaliste scientifique

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Ulysse est entré avec succès sur l'orbite lunaire mercredi

La société texane Intuitive Machines (IM) tentera de poser un vaisseau spatial sur la Lune dans les prochaines heures.

Si l’entreprise réussit, ce sera la première entreprise commerciale à réaliser cet exploit.

Il s'agirait également du premier atterrissage en douceur américain sur la Lune depuis l'ère Apollo, il y a un peu plus d'un demi-siècle.

La NASA a passé un contrat avec IM pour transporter des instruments scientifiques jusqu'au pôle sud de la Lune.

Le site d'atterrissage cible est une zone de cratères à côté d'un complexe montagneux de 5 kilomètres d'altitude connu sous le nom de Malabert. La zone est l'un des sites figurant sur la liste restreinte de la NASA des endroits où envoyer des astronautes plus tard cette décennie dans le cadre du programme Artemis.

Les appareils devraient fournir aux planificateurs de nouvelles informations sur l’état de la surface.

« Les six charges utiles de la NASA et les six charges utiles commerciales devraient opérer sur la surface lunaire pendant sept jours avant le coucher du soleil sur notre site d'atterrissage dans le cratère Malapert A, sur le pôle sud lunaire, complétant ainsi la mission IM-1. Pendant ce temps », a déclaré Trent Martin, vice-président de la société. Pour Space Systems : « Nous allons réaliser des expériences et des démonstrations technologiques étonnantes. »

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Illustration : Un atterrissage en douceur réussi serait une première pour une entreprise privée

Les efforts d'IM suivent ceux d'une autre société privée, Astrobotic, basée à Pittsburgh, qui s'est lancée sur la Lune début janvier mais n'a même pas pu tenter d'alunir en raison de problèmes techniques.

L'Agence spatiale japonaise (JAXA) a eu plus de chance à la fin du mois, atteignant la surface en toute sécurité le 19 janvier, même si elle a perdu plusieurs jours d'opérations en raison d'un atterrissage inapproprié, laissant son panneau solaire pointé à l'opposé du Soleil.

L’atterrisseur Odysseus de 675 kilogrammes a à peu près la taille d’une vieille cabine téléphonique britannique. Il a été envoyé depuis la Terre le 15 février et capturé en orbite lunaire mercredi de cette semaine.

Les contrôleurs surveilleront la descente du vaisseau spatial au siège de la société à Houston, mais ce sera Odysseus lui-même qui prendra les décisions clés concernant l'approche.

Dans un premier temps, à une altitude de 100 kilomètres, Odysseus utilisera son système de guidage pour atteindre un point situé à environ 30 kilomètres au-dessus du site d'atterrissage désigné, puis descendra directement jusqu'au fond. On s'attend à ce que le gros moteur à bord ralentisse le processus d'atterrissage à seulement un mètre par seconde au moment de l'atterrissage.

Si la mission descend en toute sécurité, l'atterrissage le plus au sud aura déjà été effectué. L'Agence spatiale indienne (ISRO) détient actuellement ce record, grâce à l'atterrisseur historique Chandrayaan-3 Vikram, qui s'est immobilisé sur le terrain lunaire en août de l'année dernière à 69 degrés sud.

La cible IM est située à 80°S, à seulement 300 km du pôle Sud.

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Ulysse a pris cette image du cratère Bel'kovich K de 50 kilomètres de large après l'insertion sur orbite

« L'industrie commerciale s'accompagne d'un environnement compétitif, ce qui signifie que notre investissement initial finit par rapporter beaucoup plus pour beaucoup moins », a expliqué Susan Lederer, scientifique du projet CLPS à la NASA.

« Au lieu d'une mission (de la NASA) par décennie, cela permet d'effectuer environ 10 missions commerciales sur la Lune par décennie ; au lieu de quatre ou cinq instruments au cours de cette décennie, cela représente plutôt quatre à cinquante instruments. »

Les six instruments de la NASA à bord d'Odysseus étaient liés aux charges utiles de six autres clients de messagerie instantanée.

Cela inclut un système de caméra étudiant de l'Université aéronautique Embry-Riddle qui sera déployé depuis Odysseus alors qu'il se trouve encore à 30 mètres au-dessus de la surface de la lune. La caméra tentera de prendre des selfies pendant la descente du vaisseau spatial.

L'artiste américain Jeff Koons a également fixé sur le côté de l'atterrisseur une boîte contenant 125 petites billes en acier inoxydable pour représenter les différentes phases de la lune au cours d'un mois.

Il y aura également à bord un télescope de la Société internationale de l’observatoire lunaire, qui prendra des images de la Voie lactée. La Lune est un endroit idéal pour la recherche astronomique car elle ne souffre pas de certains des effets perturbateurs qui se produisent sur Terre, comme une atmosphère brumeuse et des interférences radio.

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Les astronautes d'Apollo se battaient constamment contre la poussière lunaire

Les charges utiles de la NASA se concentreront sur l'obtention d'informations qui seront utiles pour la future exploration humaine. Il existe de nouvelles technologies dans Odysseus pour faciliter une navigation précise et connaître exactement la quantité de propulseur disponible pour les propulseurs de l'engin.

Des enquêtes seront également menées sur la poussière lunaire, que les astronautes d'Apollo ont considérée comme une nuisance sérieuse, grattant et obstruant leur équipement.

Historiquement, environ la moitié des atterrissages en douceur sur la Lune ont été réussis.

Cela est vrai même à l'ère moderne, en ce siècle, qui a commencé avec la mission chinoise Chang'e 3 en 2013. La mission a été un succès, mais sur les dix tentatives qui ont suivi, six se sont soldées par un échec.

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Le pissenlit est l'une des fleurs sauvages les plus bénéfiques

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Le pissenlit est l'une des fleurs sauvages les plus bénéfiques


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À intervalles réguliers au cours de cet hiver plus chaud que la moyenne, nous avons vu de minuscules papillons écaille de tortue sortir de leurs coins d'hibernation pour voleter langoureusement près de la vitre dans une tentative désespérée de percer.

Il est peu probable qu’aucune de ces créatures qui parviennent à s’en sortir ne dure longtemps. Leur force est faible et leur réserve est légère. Les individus chanceux trouvent leur chemin vers un autre endroit sûr, mais pour la majorité, la décision de se lever tôt et d’explorer le monde sera leur perte.

Cette année, dans le but de sauver le plus de personnes possible, nous arrêtons ceux que nous trouvons ivres à cause du manque de soleil et les mettons au congélateur jusqu'à ce qu'ils soient sobres.

Il existe deux écoles de pensée à cet égard, voire plus. « Pourquoi mettriez-vous n’importe quel type de mouches dans le réfrigérateur ? » » se demande une femme, comme si la carapace de la pauvre petite tortue pouvait être porteuse d'une sorte de peste mortelle, ou risquait de gâter les tomates ou de manger le fromage.

La bonne nouvelle est que les papillons ne font aucune de ces choses. Cependant, nous n’ouvrons pas la porte et ne les laissons pas voler librement d’une étagère à l’autre. Non, ils vont dans un récipient en plastique propre, avec une serviette en papier pliée pour les aider à gérer leurs pieds sensibles. Je pense qu'il est utile d'avoir quelques trous d'aération dans le couvercle. Je sais que si j'étais attaché comme ça, je serais heureux avec eux.

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Des températures de quatre degrés Celsius sont idéales. Beaucoup plus bas, notre invité court le risque de geler, et si la température devient plus chaude, il lui sera difficile de dormir.

Il est encore trop tôt pour laisser partir quelqu'un, même s'il frappe fort à la vitre. Une fois qu’ils auront trouvé leur chemin vers le monde extérieur, la première chose dont ils auront besoin est un endroit pour manger.

Les premiers pissenlits ne tarderont pas à apparaître. Ce n’est que lorsque nous voyons ces soleils dorés miniatures orner les jardins et les allées que nous pouvons être sûrs que nos papillons sont capables de survivre avec leur liberté retrouvée. C'est seulement à ce moment-là que nous devrions songer à les expulser.

La fin de l’été dernier a vu l’un des meilleurs portails pour les minuscules papillons écaille de tortue dont nous profitons depuis des années. Ce sont les membres de cette dernière couvée qui seront les leaders de la génération 2024. Si un nombre important d’entre eux survivent jusqu’au printemps, nous aurons les bases d’une année papillon prospère, du moins pour cette espèce.

En ce qui concerne les pissenlits, c’est l’une des fleurs sauvages les plus bénéfiques que nous ayons. Chaque partie de cette plante peut être mangée. Les racines, les feuilles et les fleurs regorgent de nutriments et de vitamines. Les feuilles apparaissent déjà en bonne quantité. Ils sont à leur meilleur maintenant, avant que les premières fleurs ne commencent à arriver. Les jeunes feuilles de pissenlit consommées sont bien meilleures que n’importe quelle forme de salade que nous pouvons acheter. En fait, elle est étroitement liée à la laitue que l’on trouve dans les rayons des supermarchés.

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Une fois que les plantes commencent à fleurir, les feuilles, bien que comestibles, ont tendance à devenir astringentes et moins savoureuses. Réchauffées par le soleil, les fleurs sont particulièrement délicieuses, même si le calice vert de chaque fleur doit être retiré avant de la mettre dans une salade ou un sandwich.

Il convient de noter que d’autres créatures, dont beaucoup sont petites, trouvent également les fleurs de pissenlit bonnes à manger. Si nous laissons les fleurs se flétrir un peu, les insectes volants cachés parmi les minuscules pétales trouveront leur chemin.

Les racines étaient torréfiées et moulues pour obtenir une boisson riche comme le café. C'est ce que prétendent certains, même si la plupart de ceux qui ont essayé le café à la chicorée ne seraient probablement pas d'accord sur sa qualité. Sinon, faites rôtir les racines un peu moins longtemps et mangez-les comme des bébés panais. Peut-être que vous l'aimez. Peut-être que vous ne le ferez pas.

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