MicroCloud Hologram Inc. a développé un simulateur quantique de code de surface reposant sur la technologie FPGA. Cette innovation marque une nouvelle étape dans la simulation de la correction d'erreurs quantiques, notamment grâce à une conception optimisée ciblant les codes de surface rotatés. Spécialisée dans les solutions matérielles et de simulation quantiques, la société exploite pleinement les atouts uniques du FPGA (Field-Programmable Gate Array), tels que sa capacité de traitement hautement parallèle, son architecture matérielle reconfigurable et ses performances de calcul exceptionnelles.
La correction d'erreurs quantiques constitue l'un des défis centraux pour rendre l'informatique quantique opérationnelle. Le code de surface, en tant que schéma efficace de correction d'erreurs quantiques, est particulièrement apprécié pour son seuil élevé, sa scalabilité et sa structure en grille bidimensionnelle. Cependant, les méthodes de simulation traditionnelles sont souvent limitées par les ressources de calcul, ce qui rend la simulation de codes de surface à grande échelle extrêmement complexe. Le nouveau simulateur de HOLO surmonte ces obstacles grâce à l'accélération matérielle FPGA, offrant aux chercheurs et aux ingénieurs un environnement de simulation en temps réel et de haute fidélité.
HOLO s'engage à intégrer en profondeur la technologie FPGA avec les algorithmes de correction d'erreurs quantiques. Le cœur de ce simulateur réside dans la modélisation précise des codes de surface rotatés à distance. Les codes de surface rotatés à distance constituent une variante qui optimise l'agencement des qubits en faisant pivoter la disposition traditionnelle du code de surface, réduisant ainsi le nombre de qubits physiques nécessaires tout en maintenant une forte capacité de correction d'erreurs. Cette conception s'avère particulièrement adaptée aux systèmes quantiques disposant de ressources limitées, car elle permet d'atteindre une performance équivalente de correction d'erreurs avec une distance de code plus faible.
Pour comprendre la portée de cette technologie, il convient d'abord d'en appréhender les principes fondamentaux. L'informatique quantique exploite les propriétés de superposition et d'intrication des bits quantiques (qubits) pour traiter l'information. HOLO a opté pour la méthode de Monte Carlo afin de moyenner plusieurs instances d'exécution et ainsi estimer les taux d'erreur.
Cela nécessite que le FPGA dispose d'une capacité efficace d'échantillonnage aléatoire, mise en œuvre via des registres à décalage à rétroaction linéaire (LFSR) pour générer des séquences pseudo-aléatoires. Le simulateur prend également en charge la simulation tolérante aux pannes, incluant les erreurs de mesure et de porte. En utilisant des codes concaténés à plusieurs niveaux pour simuler des codes de surface imbriqués, la tolérance aux pannes est encore renforcée. Le simulateur quantique de code de surface basé sur FPGA de HOLO représente ainsi une avancée majeure dans le domaine de l'informatique quantique.
Il démontre non seulement le potentiel du FPGA pour la simulation quantique, mais offre également une base solide pour la réalisation d'ordinateurs quantiques tolérants aux pannes. Au fur et à mesure que la technologie gagne en maturité, on peut s'attendre à une accélération de la révolution quantique.
