Introduction
Le monde s'approche de l'ère de l'avantage quantique. Ici, l'avantage quantique désigne l'exécution d'une tâche sur un système hybride quantique-classique telle que :
- L'exactitude du résultat peut être rigoureusement vérifiée.
- Le calcul démontre une séparation quantique — offrant une efficacité, une rentabilité ou une précision supérieures par rapport aux méthodes classiques seules.
Atteindre l'avantage quantique à court terme nous obligera à utiliser tous les outils disponibles pour tirer le meilleur parti du matériel quantique actuel. En pratique, cela signifie affronter le bruit et les erreurs de front. Nous disposons d'une boîte à outils en constante expansion pour relever ces défis, notamment la suppression des erreurs, l'atténuation des erreurs, la détection des erreurs et la correction des erreurs. Ces concepts peuvent être difficiles à distinguer, en partie parce qu'ils s'inscrivent sur un continuum vers l'informatique quantique tolérante aux fautes. Schématiquement :
- La suppression des erreurs vise à réduire la probabilité que certaines erreurs se produisent dès le départ.
- L'atténuation des erreurs cherche à réduire l'impact des erreurs survenues sur le résultat final.
- La détection et la correction des erreurs encodent l'information quantique de manière redondante sur plusieurs qubits, afin que les erreurs puissent être détectées et corrigées grâce à des vérifications de cohérence.
Certaines techniques brouillent ces frontières. Par exemple, si les erreurs peuvent être détectées au niveau du circuit et que les shots invalides sont rejetés ou récupérés de manière probabiliste lors du post-traitement, cela peut être considéré comme une forme limitée de correction d'erreurs, bien qu'elle ne dispose pas de la structure entièrement tolérante aux fautes des codes de correction d'erreurs quantiques.
Le twirling de Pauli, un autre exemple, remodèle le bruit afin qu'il se comporte comme un processus de Pauli stochastique. Cela peut ralentir l'accumulation des erreurs cohérentes et rendre d'autres techniques, comme l'atténuation des erreurs, plus efficaces. À lui seul, cependant, il est préférable de le décrire comme une forme de mise en forme du bruit (« noise tailoring »), plutôt que strictement comme de la suppression ou de l'atténuation.
Ces outils ne s'excluent pas mutuellement. Les flux de travail efficaces combinent souvent plusieurs approches. La suppression et l'atténuation sont aujourd'hui largement applicables, tandis que la détection des erreurs peut être utilisée dans certains flux de travail pour rejeter les résultats erronés ou récupérer de manière probabiliste des états corrects. Parallèlement, des formes de plus en plus avancées de correction d'erreurs deviennent progressivement accessibles. En exploitant et en combinant ces méthodes, nous pouvons construire un chemin continu vers l'informatique quantique tolérante aux fautes. Pour une approche simplifiée exploitant plusieurs techniques d'atténuation des erreurs, sans trop de contexte théorique, consulte ce tutoriel sur IBM Quantum® Platform.
Dans ce cours, Tools for Quantum Advantage, nous explorerons certaines des méthodes les plus prometteuses pour gérer le bruit et les erreurs quantiques. Nous nous concentrons sur l'exploration d'applications pratiques avec Qiskit, tout en fournissant suffisamment de contexte théorique pour t'aider à déterminer quelles techniques conviennent à ton cas d'utilisation. Nous mettrons également en évidence les méthodes qui peuvent être combinées efficacement au sein d'un même flux de travail — et celles qui, généralement, ne le peuvent pas.
Rejoins-nous pour explorer les outils qui contribueront à mettre l'avantage quantique à portée de main.