Processus par lequel un qubit, en interagissant avec son environnement, perd l'information de phase et d'énergie de sa superposition, et ses propriétés quantiques se dégradent. Sa rapidité se décrit par le temps de relaxation énergétique T1 et le temps de déphasage T2.
Nom japonais: デコヒーレンス
« Décohérence » apparaît dans 1 questions d'entraînement réparties sur 1 thèmes, dont Matériel des ordinateurs quantiques.
Domaine: Matériel des ordinateurs quantiques
T1 (temps de relaxation énergétique) est la constante de temps au bout de laquelle un qubit dans |1⟩ perd de l'énergie et revient à |0⟩. T2 (temps de déphasage) est le temps au bout duquel l'information sur la phase relative d'une superposition α|0⟩ + β|1⟩ est perdue ; comme 1/T2 = 1/(2T1) + 1/Tφ, on a T2 ≤ 2T1 (Tφ est le temps de déphasage pur). T1 est fixé par la dissipation d'énergie et Tφ par les fluctuations de la fréquence du qubit, et tous deux proviennent de faibles interactions avec l'environnement.
Dans les qubits supraconducteurs, les causes principales comprennent les pertes diélectriques dues aux défauts de type système à deux niveaux (TLS) dans les oxydes amorphes des surfaces et des interfaces, le bruit thermique qui arrive par le câblage, le bruit de flux et de charge, et les quasi-particules créées quand la supraconductivité est rompue. On a aussi rapporté que des rayonnements comme les rayons cosmiques provoquent des erreurs simultanées sur de grandes zones d'une puce. Dans les qubits de spin en silicium, les spins nucléaires du ²⁹Si et le bruit de charge posent problème, et dans les ions et les atomes neutres, le bruit des lasers et les fluctuations du champ magnétique. Des améliorations sont donc nécessaires dans tout le matériel, y compris les matériaux, les procédés de fabrication, le blindage et les filtres de câblage.
Ce qui compte, c'est le rapport entre le temps de cohérence et la durée d'une porte. Avec un T2 de 100 µs et une durée de porte de 50 ns, le rapport vaut 2000, ce qui donne une borne supérieure approximative du nombre d'opérations réalisables sans correction d'erreurs (en pratique, les erreurs des portes elles-mêmes s'y ajoutent). La correction d'erreurs quantiques est la technologie qui permet de poursuivre un calcul tout en détectant et en corrigeant les erreurs causées par la décohérence, et elle exige un taux d'erreur physique nettement inférieur au seuil.
Réponse : B. Le temps caractéristique au bout duquel l'état excité |1⟩ cède son énergie à l'environnement et revient à l'état fondamental |0⟩
T1 est la constante de temps du processus par lequel un qubit préparé dans |1⟩ perd de l'énergie et revient à |0⟩ ; la probabilité d'être dans |1⟩ décroît à peu près comme exp(−t/T1). Dans les qubits supraconducteurs, la cause principale est la fuite d'énergie vers le câblage, le substrat et les défauts des surfaces. Avec T2, le temps au bout duquel l'information de phase d'une superposition est perdue, il indique combien de temps un qubit peut conserver une information. T1 et T2 sont finis à cause de la décohérence, par laquelle le qubit interagit avec son environnement et perd ses propriétés quantiques, et un calcul correct exige des durées de porte très inférieures à T1 et T2.
Non. Pour commander et mesurer les qubits, il faut les relier au monde extérieur, et ces liaisons les exposent aussi à l'environnement. Les efforts pour allonger les temps de cohérence sont donc combinés à la correction d'erreurs quantiques pour corriger les erreurs restantes.
Ce critère ne suffit pas à trancher. Les ions piégés peuvent avoir des temps de cohérence d'une seconde ou plus, mais leurs portes sont aussi lentes : il faut donc comparer le rapport entre temps de cohérence et durée des portes, ainsi que la fidélité des portes.
T1 et T2 sont finis à cause de la décohérence, par laquelle le qubit interagit avec son environnement et perd ses propriétés quantiques, et un calcul correct exige des durées de porte très inférieures à T1 et T2.
Quelle description du temps de relaxation énergétique T1 d'…Qubit (bit quantique) Constante de temps Superposition quantique (superposition) Algorithme de Shor Code de surface (surface code) Correction d'erreurs quantiques (QEC) Cryptographie post-quantique (PQC) Intrication quantique (intrication) Jonction Josephson NISQ