Une équipe internationale a démontré sur un processeur quantique de 54 qubits un ensemble d’opérations permettant, en principe, d’effectuer tout type de calcul quantique avec des anyons non abéliens. Une avancée expérimentale qui reste toutefois au stade de la preuve de principe.
L’information a été remise en avant le 25 septembre 2026, mais l’étude scientifique n’est pas nouvelle de septembre : elle a été publiée en ligne le 15 juillet 2026 dans Nature. Les chercheurs de Harvard, de l’Université de Chicago, de Stony Brook University et de Quantinuum ont travaillé sur le processeur à ions piégés H2 de Quantinuum. Le compte rendu de l’Université de Chicago et la présentation publiée par Harvard détaillent l’expérience.
- 54 qubits ont permis de démontrer un ensemble universel d'opérations quantiques topologiques avec des anyons non abéliens.
- Les chercheurs ont encodé l'information dans des qutrits topologiques et combiné le tressage et la fusion des anyons.
- C'est une preuve de principe sans correction active des erreurs, loin d'un ordinateur quantique universel opérationnel.
Ce que les chercheurs ont réellement démontré
L’équipe a préparé sur 54 qubits un état quantique topologique associé au groupe de symétrie S3. Dans ce système, les chercheurs peuvent faire apparaître des excitations appelées anyons non abéliens. Il ne s’agit pas de particules ordinaires isolées : leur comportement est créé collectivement par des qubits intriqués.
L’information quantique a été encodée dans des « qutrits topologiques », capables de représenter trois niveaux quantiques, contre deux états de base pour un qubit. Les chercheurs ont ensuite combiné deux mécanismes : le « tressage » des anyons, qui consiste à modifier leur organisation selon des trajectoires précises, et leur fusion, dont le résultat peut être mesuré.
Cette combinaison a permis de réaliser un ensemble universel d’opérations topologiques. Autrement dit, les briques démontrées sont théoriquement suffisantes pour construire n’importe quelle opération quantique. Quantinuum présente également les résultats obtenus sur son processeur H2.
Les briques démontrées sont théoriquement suffisantes pour construire n'importe quelle opération quantique.
Pourquoi cette méthode intéresse la recherche quantique
L’un des principaux obstacles au développement des ordinateurs quantiques est leur sensibilité aux erreurs. Pour protéger une information logique, les architectures envisagées doivent généralement mobiliser de nombreux qubits physiques et des mécanismes complexes de correction.
Les calculs universels protégés nécessitent en outre, dans plusieurs architectures, des ressources particulières appelées « états magiques ». Leur préparation peut passer par une procédure coûteuse en ressources, dite de distillation. Dans cette expérience, les chercheurs ont montré qu’un état magique pouvait être préparé directement à l’aide d’opérations topologiques.
C’est l’un des intérêts potentiels de cette approche : réduire à terme certaines ressources nécessaires au calcul quantique tolérant aux fautes. Il ne s’agit cependant pas encore d’une démonstration d’un ordinateur quantique universel et pleinement corrigé contre les erreurs.
Une preuve de principe, pas encore une machine prête à l’emploi
La limite est importante : l’expérience n’intégrait pas de correction active des erreurs. Les scientifiques ont testé les briques nécessaires au calcul et vérifié notamment la préparation de l’état magique attendu, mais ils n’ont pas démontré le fonctionnement à grande échelle d’une architecture tolérante aux fautes.
La prochaine étape consiste donc à associer ces opérations à une correction active des erreurs et à déterminer si la méthode reste efficace lorsqu’elle est étendue à des systèmes beaucoup plus grands. L’étude établit ainsi une nouvelle possibilité expérimentale pour le calcul quantique topologique, sans permettre pour l’instant d’en déduire quand cette technologie pourra déboucher sur des ordinateurs quantiques utilisables à grande échelle.
Questions fréquentes
Comment cette approche réduit-elle les ressources nécessaires au calcul quantique ?
Un état magique, généralement préparé par une procédure coûteuse appelée distillation, a pu être préparé directement à l’aide d’opérations topologiques. Cela pourrait réduire à terme certaines ressources nécessaires au calcul quantique tolérant aux fautes.
Pourquoi cette expérience ne constitue-t-elle pas encore une démonstration complète ?
L’expérience n’intégrait pas de correction active des erreurs. Les chercheurs ont seulement testé les briques nécessaires au calcul, mais n’ont pas démontré le fonctionnement à grande échelle d’une architecture tolérante aux fautes.
Quelle est la prochaine étape pour cette technologie ?
Il faut associer ces opérations topologiques à une correction active des erreurs et déterminer si la méthode reste efficace lorsqu’elle est étendue à des systèmes beaucoup plus grands.
