From NISQ to LSQ: Bosonic and LDPC codes

Ce projet a pour but d'acce´le´rer de manie`re significative la R&D en the´orie et conception des codes correcteurs d’erreur efficaces en mate´riel. Le projet est principalement centre´ autour de deux solutions les plus prometteuses dans cette direction, les codes bosoniques et les codes LDPC (Low-Density Parity-Check), et sur deux types de plateformes physiques, circuits supraconducteurs et circuits photoniques. Le premier but a` 5 ans est de de´montrer un prototype de processeur quantique supraconducteur a` base des qubits de chat, tole´rant aux fautes a` l’ordre 1, puis a` l’ordre 2, et la pre´paration du terrain pour une mise a` l’e´chelle rapide vers le Large-Scale-Quantum (LSQ) computing de`s la fin du projet. Dans le domaine du photonique, ou` le passage a` l’e´chelle peut prendre plusieurs formes, le but est de de´finir des architectures de calcul fonde´es sur la mesure exploitant ces codes et de de´montrer expe´rimentalement les e´le´ments ne´cessaires a` leur construction. Dans le domaine des codes LDPC, il s’agit de de´velopper des codes essentiellement optimaux en termes de taux d’encodage et de correction d’erreurs, ainsi que des algorithmes de de´codage efficaces et des techniques pour effectuer des ope´rations logiques tole´rantes aux fautes, spe´cifiques aux codes LDPC. L’accent sera porte´ sur la construction de codes de petite taille, avec un nombre limite´ d'interactions longue porte´e, afin d’acce´le´rer leur inte´gration aux technologies base´es sur les qubits photoniques ou les atomes de Rydberg.

Les deux premières années du projet ont permis plusieurs avance´es expe´rimentales, avec notamment une stabilisation de qubits de chats pendant plus de 100 secondes contre les bit flips, et la de´monstration d’une source de photons uniques intrique´s a` haute fre´quence, outil indispensable pour a` terme pre´parer des e´tats cluster pour le calcul photonique base´ sur la mesure. Des perce´es the´oriques ont e´galement eu lieu, par exemple la de´couverte d’une famille de codes LDPC quantiques asymptotiquement bons, avec un rendement constant et pouvant corriger efficacement des erreurs affectant une proportion constante des qubits.