New collaboration will allow quantum researchers to study effects of solar radiation on quantum computing
A new collaboration between researchers from the Institute for Quantum Computing (IQC) at the University of Waterloo, SNOLAB near Sudbury, Ontario, and Chalmers University of Technology in Sweden has been awarded a new grant to investigate the impact of radiation and cosmic rays on quantum technologies.
This grant, “Advanced Characterization and Mitigation of Qubit Decoherence in a Deep Underground Environment,” sponsored by the Army Research Office, a directorate of the U.S Combat Capabilities Development Command’s Army Research Laboratory, has been awarded to Dr. Chris Wilson, a faculty member at IQC and professor in Waterloo’s Department of Electrical and Computer Engineering, alongside Dr. Jeter Hall, Director of Research at SNOLAB and adjunct professor at Laurentian University, and Dr. Per Delsing, professor at Chalmers University of Technology and director of the Wallenberg Center for Quantum Technology.
“By partnering with the experts in dark matter and cosmic radiation at SNOLAB, we can bring together their expertise and strengths with the superconducting qubit skills we have at IQC and Chalmers,” Wilson says. “We’re also able to connect to the quantum communities and funding within the United States while showcasing the unique facilities and capabilities in Canada’s scientific ecosystem.”
Read more about how this collaboration plans to examine the link between cosmic rays and quantum bits, or qubits in the full story on Waterloo News.
Rayons cosmiques, bits quantiques et laboratoires souterrains concourent à l’avancement de l’avenir de l’informatique
Une nouvelle collaboration permettra aux chercheurs en quantique d’étudier les effets de la radiation solaire sur l’informatique quantique
Un nouveau partenariat entre des chercheurs de l’Institut d’informatique quantique (IQC) de l’Université de Waterloo, du SNOLAB près de Sudbury en Ontario et de l’Université de technologie de Chalmers en Suède vient de recevoir une subvention pour étudier les effets de la radiation et des rayons cosmiques sur les technologies quantiques.
Cette subvention pour la caractérisation et l’atténuation avancées de la décohérence des qubits en milieu souterrain (« Advanced Characterization and Mitigation of Qubit Decoherence in a Deep Underground Environment »), parrainée par le Army Research Office, une direction du laboratoire de recherche de l’armée du U.S Combat Capabilities Development Command, a été remise à Chris Wilson, Ph. D., membre du corps professoral de l’IQC et professeur de génie électrique et d’informatique à l’Université de Waterloo, ainsi qu’à Jeter Hall, Ph. D., directeur de la recherche au SNOLAB et professeur adjoint à l’Université Laurentienne et à Per Delsing, Ph. D., professeur à l’Université de technologie de Chalmers et directeur du Wallenberg Center for Quantum Technology.
« En faisant équipe avec des spécialistes de la matière noire du SNOLAB, nous pouvons conjuguer leur expertise et leurs forces avec les compétences en qubits supraconducteurs de l’IQC et de Chalmers, explique Chris Wilson. Nous pouvons aussi profiter des communautés quantiques et de financement des États-Unis tout en mettant en valeur les installations et capacités uniques de l’écosystème scientifique du Canada. »
L’équipe de chercheurs prévoit examiner le lien connu entre rayons cosmiques et bits quantiques, ou qubits, qui recèle des données sur le plan quantique. Des expériences récentes ont trouvé une source d’erreurs qui se produit dans les qubits lorsqu’ils s’entrechoquent avec des particules de haute énergie, comme des rayons cosmiques ou de la radioactivité. Ces chocs créent une zone d’erreur qui se diffuse aux qubits à proximité et s’observe à un rythme d’environ une fois toutes les dix secondes. Ces observations ont permis de fixer un plafond de temps pour le calcul quantique.
Comme les ordinateurs classiques, qui tiennent compte de ces particules de haute énergie à l’aide de règles de conception et de la correction d’erreur, la plupart des méthodes de correction de pointe en quantique partent du principe que chaque erreur est complètement indépendante, une hypothèse fausse dans le cas des processeurs de qubits supraconducteurs, pour lesquels la radiation cause parfois des erreurs se propageant à l’ensemble des qubits. La perte de l’état quantique des qubits est une difficulté que l’on appelle la décohérence. « Avec ce projet, nous souhaitons commencer à comprendre ce qui se produit sur le plan des rayons cosmiques lors de la décohérence des qubits et puis la façon dont la radiation touche les qubits de manière plus contrôlée », explique Chris Wilson.
Le SNOLAB abrite la plus grande salle blanche du monde, située à deux kilomètres sous terre dans la mine Creighton de Vale. Enfoui sous le Bouclier canadien, qui crée un environnement de fond, le laboratoire protège les expériences scientifiques des particules de haute énergie de l’espace. Ce milieu unique permettra au partenariat de recherche d’isoler les qubits de la radiation cosmique à la surface.
« Le SNOLAB présente le flux de muons le plus bas au monde et des capacités d’essais cryogéniques avancées, ce qui en fait l’endroit idéal pour mener des recherches précieuses sur les technologies quantiques, s’exclame Jeter Hall. De plus, les expériences de prochaine génération sur la matière noire promettent d’être des adopteurs précoces de la technologique quantique. Les résultats de ce projet présentent donc pour nous de multiples intérêts directs. »
Des qubits supraconducteurs de grande qualité seront fabriqués dans des installations de Chalmers, puis testés à la surface en Suède et à Waterloo, de même que sous terre au SNOLAB pour étudier les différences dans chacun des environnements.
« Nous sommes très emballés par ce projet, qui s’attaque à l’important enjeu de l’effet des radiations cosmiques sur les bits et les processeurs quantiques. L’accès aux installations souterraines du SNOLAB est essentiel pour comprendre comment les effets des radiations cosmiques peuvent être atténués », affirme Per Delsing.
Photo credit: SNOLAB