Logical qubit

Un qubit logique est un qubit protégé par la correction d’erreur quantique : son information quantique est répartie sur de nombreux qubits physiques, de sorte que les erreurs sont détectées et corrigées plus vite qu’elles ne s’accumulent. C’est l’unité qui compte pour un calcul large et utile, parce que les qubits physiques bruts sont trop bruités pour exécuter des algorithmes profonds. La correction d’erreur ne fonctionne qu’une fois les taux d’erreur physiques descendus sous un seuil de tolérance aux fautes ; au-dessus de ce seuil, ajouter des qubits ajoute du bruit plus vite que la correction n’en retire, et aucune mise à l’échelle n’aide.

Le nombre qui décide d’une roadmap hardware est le surcoût : combien de qubits physiques sont nécessaires par qubit logique, ce qui peut aujourd’hui aller de quelques dizaines à plusieurs milliers selon la modalité et le taux d’erreur visé. C’est pourquoi le compte de qubits physiques, le chiffre le plus souvent mis en avant, peut induire en erreur : une machine à mille qubits physiques bruités avec un taux d’erreur au-dessus du seuil a zéro qubit logique et ne peut exécuter aucun algorithme tolérant aux fautes utile. La tolérance aux fautes est le régime où les taux d’erreur logiques peuvent être rendus arbitrairement bas par la mise à l’échelle ; l’atteindre est le jalon central de la plupart des programmes hardware sérieux.

Pour un investisseur, la lentille du qubit logique recadre tout le claim technique. Les questions sont : combien de qubits logiques, à quel taux d’erreur logique, avec quel surcoût physique-vers-logique, et à quelle distance sous le seuil opèrent les dispositifs physiques. Une roadmap énoncée en qubits logiques avec des surcoûts honnêtes est finançable ; un pitch qui s’appuie sur le compte de qubits physiques en restant muet sur les taux d’erreur et la tolérance aux fautes cite le chiffre flatteur en espérant que la diligence ne posera pas la question suivante. Elle la posera.