Brevet FR3164548A1 — publié le 20260116

La présente invention porte sur un système de génération d'intrication à distance à haut débit entre des qubits atomiques dans des modules d'information quantique séparés, à l'aide d'une interface atome-lumière telle que des cavités optiques en présence d'opérations auxiliaires lentes. Plus particulièrement, l'invention fournit des techniques pour atténuer l'effet des opérations lentes sur le taux global de génération d'intrication en parallélisant l'opération auxiliaire et l'opération de génération d'intrication, ainsi qu'une méthode pour optimiser les paramètres de la cavité afin d'obtenir des taux d'opération plus élevés. La méthode peut être appliquée à des taux élevés et à l'interconnexion d'unités de traitement d'informations quantiques multiples comprenant des qubits atomiques. Figure pour l’abrégé : figure 1 Système d'ordinateur quantique DOMAINE DE L’INVENTION L'informatique quantique est un type d'informatique qui utilise la mécanique quantique pour effectuer certaines tâches plus efficacement que l'informatique classique. En informatique classique, les bits peuvent exister dans l'un des deux états, soit 0 ou 1, mais en informatique quantique, les qubits peuvent exister dans une superposition d'états 0 et 1. Ce phénomène et d'autres effets de la mécanique quantique, tels que l'intrication, permettent aux ordinateurs quantiques d'effectuer certains calculs beaucoup plus rapidement que les ordinateurs classiques, comme la factorisation de grands nombres, les problèmes d'optimisation et les simulations de systèmes quantiques. Cependant, l'informatique quantique et le répéteur quantique présentent également des inconvénients. L'un des principaux problèmes est que les qubits sont très sensibles au bruit et à la décohérence, ce qui peut entraîner des erreurs dans le calcul et les opérations du répéteur. Par conséquent, les ordinateurs quantiques et les répéteurs nécessitent des techniques d'atténuation et de correction des erreurs minutieuses pour maintenir la précision du calcul par un contrôle et une détection précis des qubits individuels à la demande. En particulier, les opérations d'atténuation et de correction des erreurs entraînent souvent des frais généraux lorsqu'elles sont mises à l'échelle d'une architecture d'informatique quantique distribuée à grande échelle. Il ressort de ce qui précède que des techniques permettant d'améliorer l'évolutivité de l'informatique quantique à correction d'erreur et du répéteur quantique sont souhaitées. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les documents d’art antérieur suivants sont connus : Référence 1 : S. Barrett et al, Phys. Rev. A 71, 060310(R) (2005), Référence 2 : W. Huie et al, Phys. Rev. Res. 3, 043154 (2021), Référence 3 G. Vasilev et al, New J. Phys. 12, 063024 (2010), Référence 4 T. Utsugi et al, Phys. Rev. A 106, 023712 (2022), Référence 5 J. Covey et al, US20240056711A1. La présente invention propose des techniques généralement liées à l'informatique quantique et aux répéteurs quantiques. En particulier, la présente invention propose un système et une méthode de pince optique comprenant un système d'imagerie à haute résolution pour piéger et contrôler les atomes et une paire de réflecteurs afin de créer une cavité optique pour un dispositif de calcul quantique et de répéteur. En particulier, la présente invention propose une méthode de génération d'intrication à grande vitesse médiée par des photons pour l'informatique quantique distribuée. Plus particulièrement, l'invention propose des techniques pour collecter efficacement les photons émis par un grand nombre d'atomes en présence d'opérations auxiliaires lentes telles que la navette des qubits. À titre d'exemple, l'invention peut être appliquée à une variété d'applications telles que la cryptographie, la découverte de médicaments, l'optimisation, l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle, la finance, les prévisions météorologiques, la chimie, la mécanique, l'électricité, le civil, la fusion et la fission nucléaires, l'économie, les matériaux et toute autre matière complexe humaine ou non humaine. Dans un exemple, la présente invention propose un système d'ordinateur quantique. Le système comporte au moins une cellule d'ordinateur quantique. Dans un exemple, le système de cellules d'ordinateur quantique comprend un module de liaison optique comprenant au moins une paire de miroirs optiques caractérisés par une réflectivité de miroir > 90 % et configurés pour former une cavité. Dans un exemple, la cavité a une longueur de 1 micromètre ou plus. Dans un exemple, le module comporte une pluralité de qubits comprenant un atome pouvant être refroidi par laser, de sorte que le nombre de qubits, par exemple, est compris entre un et 100 000. Dans un exemple, le module possède une interconnexion optique couplée au module de liaison. Dans un exemple, le module comporte un dispositif de multiplexage de photons couplé à l'interconnexion optique. Le dispositif de multiplexage de photons est configuré pour transformer au moins deux photons ou plus dans un ou plusieurs modes spatiaux différents en deux photons ou plus configurés dans un seul mode spatial. Dans un exemple, le système cellulaire d'ordinateur quantique comporte un module de calcul à espace libre dans une région de calcul, le module de calcul comportant une pluralité d'atomes. Dans un exemple, chacun des atomes est couplé à une pince optique, la pince optique étant configurée pour se déplacer afin de transporter un ou plusieurs atomes d'un premier emplacement spatial à un second emplacement spatial. Dans un exemple, le système comporte un réseau de pinces dynamiques configuré pour transporter un ou plusieurs qubits couplés à la cavité vers la région de calcul et un système de détection comprenant une caméra couplée de manière opérationnelle à la cavité ou à la région de calcul et configurée pour collecter un ou plusieurs photons de fluorescence à envoyer au système de détection avec une efficacité quantique, par exemple de 0,1 ou plus. Dans un exemple, le système comporte un système informatique électrique comprenant une unité de traitement de l'information configurée pour traiter une information sur l'état du qubit capturée à partir du système de détection. Dans un exemple, le système informatique électrique est configuré pour identifier un état quantique d'un ou plusieurs qubits et est configuré pour décoder une information d'erreur quantique à partir d'un résultat de mesure du syndrome à l'aide de l'unité de traitement de l'information. Dans un exemple, la présente invention propose un système d'ordinateur quantique. Le système comporte au moins une cellule d'ordinateur quantique. Dans un exemple, le système de cellules d'ordinateur quantique comporte un module de liaison optique. Dans un exemple, la liaison optique comporte une paire de miroirs optiques caractérisés par une réflectivité > 90 % et configurés avec une surface réfléchissante se faisant face pour former une cavité, la cavité ayant une longueur, par exemple, allant de 1 micromètre à 1 centimètre ou plus. Dans un autre exemple, la liaison optique consiste en un dispositif de collecte de photons à grande ouverture numérique. Dans un exemple, le système comporte une pluralité de qubits comprenant un atome, un ion, un centre de vacances de l'azote refroidissable par laser, un centre de couleur du silicium ou des systèmes de qubits avec une capacité de contrôle optique, de sorte qu'un nombre de qubits varie entre un et 100 000, entre autres. Dans un exemple, le système possède une interconnexion optique couplée au module de liaison optique. Dans un exemple, le système comporte un dispositif de multiplexage de photons couplé à l'interconnexion optique. Le dispositif de multiplexage de photons est configuré pour transformer au moins deux photons ou plus dans un ou plusieurs modes spatiaux différents en deux photons ou plus configurés dans un seul mode spatial. Dans un exemple, le système comporte un module de calcul à espace libre dans une région de calcul. Le module de calcul à espace libre comporte une pluralité d'atomes, chacun des atomes étant piégé dans une pince optique. Dans un exemple, la pince optique est configurée pour se déplacer afin de transporter un ou plusieurs atomes d'un premier emplacement spatial à un second emplacement spatial. Dans un exemple, le système comporte un système de détection couplé de manière opérationnelle à la liaison et à la zone de calcul et configuré pour collecter un ou plusieurs photons de fluorescence à envoyer à une caméra ou à un détecteur avec une efficacité quantique, par exemple 0,1 ou plus. Dans un exemple, le système comporte un système informatique électrique comprenant une unité de traitement de l'information configurée pour traiter une information sur l'état du qubit capturée à partir de la caméra ou du détecteur. Dans un exemple, la technique de génération d'intrication à distance par photon établit l'intrication entre une paire de qubits atomiques dans des modules séparés en émettant un seul photon pour chacun des qubits qui sont détectés par interférence. Le photon émis couvre l'espace d'un qubit dans des codages possibles tels que le temps, la polarisation, la fréquence ou d'autres. Dans un exemple, la génération réussie de l'intrication est annoncée par les modèles de détection de photons, de sorte que seuls les qubits intriqués de haute fidélité peuvent être sélectionnés pour un calcul ultérieur, une opération de génération d'intrication annoncée (HEG). La détection des photons est effectuée à l'adresse de sorte que les deux qubits de photons soient mesurés dans la base de Bell, où les bases sont couvertes par les états maximalement intriqués de deux qubits de photons. Dans un exemple, la génération d'intrication annoncée est efficace grâce à l'utilisation d'une cavité optique, qui augmente la probabilité d'émettre avec succès un photon à partir d'un atome. Pour des paramètres optimaux, la probabilité est supérieure à 90 %. Pour un fonctionnement efficace en termes de temps, le taux d'émission de photons doit être optimisé, ce qui correspond au rapport entre la probabilité de génération de photons p e et la durée de l'impulsion τ. Étant donné que deux photons sont impliqués dans l'opération HEG, l'optimisation doit être réalisée pour maximiser p (e) ( 2) / τ. Dans un exemple, le taux de génération d'intrication annoncée est pratiquement limité par des opérations auxiliaires telles que le déplacement des atomes du mode cavité à la région de l'espace libre, ce qui entraîne un coût en temps supérieur de plusieurs ordres de grandeur à celui d'une opération de génération d'un seul photon. Il est possible d'atténuer ce coût en effectuant l'opération lente en parallèle pour un grand nombre d'atomes, par exemple en déplaçant plusieurs pinces optiques à la fois à l'aide de déflecteurs acousto-optiques (AOD). Cette opération multiplexée dans le temps n'est efficace que lorsque le nombre d'atomes N est élevé. Pour rendre le multiplexage temporel plus efficace, les atomes dans le mode cavité peuvent être divisés en plusieurs régions avec des opérations distinctes se déroulant en parallèle. Un exemple est l'opération à deux zones, où un réseau d'atomes opère des générations de photons tandis que l'autre est transporté en même temps. Cela permet d'atténuer considérablement l'exigence de N en présence d'un transport d'atomes lent. Un autre avantage est que de plus petites répétitions d'essais HEG sont suffisantes pour atteindre le taux HEG optimal, améliorant ainsi la fidélité des atomes intriqués. [0001] Afin de mieux comprendre la présente invention, il est fait référence aux dessins qui l'accompagnent. Étant entendu que ces dessins ne doivent pas être considérés comme des limitations de la portée de l'invention, les modes de réalisation actuellement décrits et le meilleur mode de réalisation de l'invention actuellement compris sont décrits avec plus de détails à l'aide des dessins ci-joints dans lesquels : FIG. 1 La FIG. 1 est un schéma simplifié illustrant la mise en œuvre d'un dispositif cellulaire de calcul quantique selon un exemple. FIG. 2 La FIG. 2 est un diagramme plus détaillé illustrant un dispositif cellulaire de calcul quantique selon un exemple de la présente invention. FIG. 3 La FIG. 3 est un diagramme simplifié illustrant un réseau de pinces mobiles avec des déflecteurs acousto-optiques. FIG. 3 La FIG. 3 est un diagramme simplifié illustrant un réseau de pinces mobiles avec des déflecteurs acousto-optiques. FIG. 4 La FIG. 4 est un diagramme simplifié illustrant la procédure de génération d'intrication à distance et l'interface avec la région de calcul quantique. FIG. 4 La FIG. 4 est un diagramme simplifié illustrant la procédure de génération d'intrication à distance et l'interface avec la région de calcul quantique. FIG. 4 La FIG. 4 est un diagramme simplifié illustrant la procédure de génération d'intrication à distance et l'interface avec la région de calcul quantique. FIG. 4 La FIG. 4 est un diagramme simplifié illustrant la procédure de génération d'intrication à distance et l'interface avec la région de calcul quantique. FIG. 5 La FIG. 5 est un diagramme simplifié illustrant un fonctionnement efficace du module de cavité selon un exemple. FIG. 5 La FIG. 5 est un diagramme simplifié illustrant un fonctionnement efficace du module de cavité selon un exemple. FIG. 6 la FIG. 6 est un diagramme simplifié illustrant une opération parallélisée du module de cavité selon un exemple. FIG. 7 La FIG. 7 est un diagramme détaillé illustrant la mise en réseau photonique des cavités et le fonctionnement d'une seule cavité selon un exemple. FIG. 7 La FIG. 7 est un diagramme détaillé illustrant la mise en réseau photonique des cavités et le fonctionnement d'une seule cavité selon un exemple. FIG. 8 la FIG. 8 est un diagramme détaillé illustrant plus précisément le fonctionnement de deux cavités et du module de détection de photons selon un exemple. FIG. 9 La FIG. 9 montre les performances simulées numériquement du fonctionnement du module de cavité parallélisé. FIG. 9 La FIG. 9 montre les performances simulées numériquement du fonctionnement du module de cavité parallélisé. FIG. 10 La FIG. 10 illustre l'optimisation des paramètres de la cavité afin d'obtenir une opération rapide d'intrication à distance. FIG. 10 La FIG. 10 illustre l'optimisation des paramètres de la cavité afin d'obtenir une opération rapide d'intrication à distance. FIG. 10 La FIG. 10 illustre l'optimisation des paramètres de la cavité afin d'obtenir une opération rapide d'intrication à distance. FIG. 11 La FIG. 11 montre un diagramme simplifié illustrant la mise à l'échelle des paramètres optimaux de la cavité pour le fonctionnement de l'interconnexion en fonction de la qualité de la cavité. FIG. 11 La FIG. 11 montre un diagramme simplifié illustrant la mise à l'échelle des paramètres optimaux de la cavité pour le fonctionnement de l'interconnexion en fonction de la qualité de la cavité. FIG. 11 La FIG. 11 montre un diagramme simplifié illustrant la mise à l'échelle des paramètres optimaux de la cavité pour le fonctionnement de l'interconnexion en fonction de la qualité de la cavité. DESCRIPTION DÉTAILLÉE La présente invention propose des techniques généralement liées à l'informatique quantique et au répéteur quantique. En particulier, la présente invention propose une méthode de génération d'intrication à grande vitesse médiée par des photons pour l'informatique quantique distribuée. Plus particulièrement, l'invention fournit des techniques pour collecter efficacement les photons émis par un grand nombre d'atomes en présence d'opérations auxiliaires lentes telles que la navette des qubits. À titre d'exemple, l'invention peut être appliquée à une variété d'applications telles que la cryptographie, la découverte de médicaments, l'optimisation, l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle, la finance, les prévisions météorologiques, la chimie, la mécanique, l'électricité, le civil, la fusion et la fission nucléaires, l'économie, les matériaux et toute autre matière complexe humaine ou non humaine. D'autres détails du présent système peuvent être trouvés dans l'ensemble de la présente spécification et plus particulièrement ci-dessous. La FIG. 1 est un schéma simplifié illustrant un dispositif cellulaire de calcul quantique selon un exemple. Le système comprend une cavité optique composée de deux miroirs ayant tous deux une réflectivité élevée de 90 % ou plus et pouvant avoir une réflectivité différente. Le dispositif cellulaire de calcul comprend en outre des qubits dotés d'une capacité de contrôle et de lecture optique, tels que des atomes neutres piégés dans un réseau de pinces optiques. Dans un exemple, le dispositif cellulaire de calcul quantique est doté d'un réseau de pinces dynamiques. Le réseau de pinces dynamiques comprend des déflecteurs acousto-optiques (AOD) et un faisceau laser pour le piégeage des atomes, dans lequel les signaux radiofréquences (RF) appliqués aux AOD sont modulés pour induire le mouvement de la position de focalisation des pinces optiques, afin de transporter les atomes piégés. La FIG. 2 est un schéma simplifié illustrant le dispositif de cellule de calcul quantique selon un exemple de la présente invention. Deux objectifs sont situés au-dessus et au-dessous du module de liaison et de calcul, de sorte que le champ de vision couvre les modules de liaison et de calcul. L'un des objectifs est utilisé pour focaliser un réseau de pinces optiques, couplé par un miroir dichroïque à un système d'imagerie à haute résolution comprenant une caméra à haute efficacité quantique, ainsi qu'un faisceau laser de contrôle adressable pour contrôler l'état quantique des qubits atomiques. L'autre objectif est utilisé pour focaliser un réseau de faisceaux laser s'adressant à chaque site de la pince, avec un contrôle individuel de la fréquence. En outre, des interconnexions optiques avec d'autres cavités et des générateurs et détecteurs de photons uniques sont incluses. Un réseau comprend des modules de liaison, une fibre optique, un routeur optique (commutateurs optiques), un détecteur de photons, un séparateur de faisceau de polarisation et d'autres composants optiques. La FIG. 3 est un schéma simplifié illustrant un système de réseau dynamique de pinces selon un exemple de la présente invention. Des signaux RF multitons sont appliqués à deux déflecteurs acousto-optiques (AOD) pour les mouvements des pinces dans les directions x et y (AODx, AODy). Les tonalités créent un faisceau lumineux dévié qui est focalisé par une lentille d'objectif pour créer des pinces optiques. En modulant les fréquences RF en fonction du temps, les pinces sont déplacées en deux dimensions, soit pour un seul point de pince, soit simultanément pour plusieurs points de pince, comme illustré. La FIG. 3 est un schéma simplifié illustrant le système de pince dynamique permettant de déplacer les atomes dans et hors du mode cavité. Les cavités optiques, représentées par une paire de miroirs entourant le mode cavité et les atomes, sont placées sur le plan focal (carré) de l'objectif. Les pinces optiques sont configurées pour se déplacer le long du plan, de sorte que les atomes sont déplacés entre la région de l'espace libre où le couplage au mode cavité est négligeable, et la région de la cavité où les atomes sont couplés au mode cavité avec une force de couplage finie g qui n'est pas négligeable pour les opérations typiques des qubits à atomes neutres. Les figures 4A-D sont une illustration simplifiée de l'opération de génération d'intrication annoncée (HEG) assistée par photon. a) L'intrication atome-photon est créée par l'émission d'un photon de l'atome en fonction de l'état, ici le photon est dans le codage de l'intervalle de temps (|précoce>,| tardif>) de sorte que son état est corrélé avec l'état de l'atome. Ainsi, l'émission séquentielle de photons pour deux états internes d'un atome dans une superposition (|0 +|1>> )/ , résulte en une paire de Bell atome-photon (|0, précoce> +|1, tardif>)/ . Le panneau b) est une installation typique pour HEG avec des atomes et une interface optique, illustrée ici avec des cavités optiques à espace libre. Deux cavités optiques dans un module séparé sont connectées par un réseau de fibres à un analyseur d'état de Bell composé d'un séparateur de faisceaux non polarisant et de détecteurs de photons uniques (SPD, demi-cercles). Les photons sont mesurés dans la base de Bell (BS) (mesure d'état de Bell, BSM), avec une probabilité de réussite de la projection de la base de Bell limitée à 50 % (Référence 1). Une BSM réussie projette les états des atomes dans l'état d'intrication maximale, comme l'illustre le circuit quantique équivalent dans la boîte en pointillés. Le panneau c) est une illustration d'une interface atome-lumière avec une cavité optique et un atome à trois niveaux. Une transition entre l'un des états fondamentaux |0,1> et l'état excité |e> , est couplée à la cavité avec un taux de couplage g. La cavité est également caractérisée par trois autres constantes de taux, le taux de perte interne, le couplage à l'externe et la désintégration de l'état de l'atome. d) L'interface photonique est intégrée à la QPU à atomes neutres par transport d'atomes dans l'espace libre après la génération réussie de l'intrication, de sorte que l'opération de porte transversale à distance est réalisée en consommant n paires de Bell physiques pour les téléportations de porte physique, où n est la taille du bloc de code. Les figures 5A-B sont une illustration simplifiée de l'opération HEG multiplexée dans le temps. À gauche, une cavité optique est représentée, dans laquelle un ou plusieurs atomes (points) sont couplés. Un faisceau laser de contrôle (triangle) est appliqué aux atomes pour induire la génération de photons uniques. Le transport des atomes dans l'espace libre est réalisé en déplaçant la pince optique, ce qui permet d'interfacer les atomes dans le mode cavité avec les atomes dans la région de calcul de l'espace libre. Le mode cavité est couplé à une fibre optique, à l'aide d'un système de couplage ou par connexion directe à la fibre, pour émettre des impulsions de photons dans un réseau de fibres. Le diagramme des figures 5A, 5B illustre l'opération multiplexée dans le temps (Référence 2). Le transport des atomes est entrelacé par des essais HEG, qui consistent en M répétitions de l'initialisation du qubit, de l'impulsion du qubit (impulsions π/2 et π) et des opérations séquentielles de génération de photons uniques. Le panneau b) illustre le multiplexage temporel avec un nombre réduit d'atomes. Dans ce cas, le coût en temps du transport des atomes domine et limite de manière significative le taux d'essai. La FIG. 6 représente un fonctionnement par zones du HEG multiplexé dans le temps. Ici, le mode cavité est divisé en deux régions (séparées par une ligne horizontale en pointillés), les zones A et B. Le nombre de zones peut être de deux, comme illustré ici, ou de plus de deux. Deux zones assurent tour à tour le transport d'atomes et les essais HEG afin de minimiser le temps d'arrêt du canal, comme l'illustrent les figures 7A et 7B. Cette méthode est particulièrement efficace lorsque le temps de transport des atomes est nettement plus long que le temps de génération des photons, t transport >> t (photon) . Dans la FIG. 6 , le module d'interface atome-photon de la cavité et le système de détection sont illustrés dans des boîtes en pointillés. La structure de l'état interne de l'atome est également illustrée : les atomes contiennent deux niveaux |0> et |1> pour couvrir le qubit, ainsi qu'un état excité |e> qui est utilisé pour émettre un photon à la longueur d'onde correspondant à la séparation de la transition |0>↔ |e>, ou |1>↔ |e>. La FIG. 7 illustre la connexion optique permettant de réaliser la génération d'intrication à distance (figures 5 et 6). Deux cavités sont connectées à des fibres optiques, elles-mêmes connectées à un ou plusieurs modules de détection comprenant des séparateurs de faisceaux 50:50 et des détecteurs de photons uniques. Un ou plusieurs atomes dans les zones A et B de chaque cavité sont configurés pour émettre séquentiellement des photons par des faisceaux laser d'excitation adressés à un seul atome, de sorte que le train d'impulsions de photons est dirigé vers le module de détection. La FIG. 7 illustre le fonctionnement détaillé des atomes dans les cavités pour réaliser l'émission séquentielle de photons à partir de plusieurs atomes dans la cavité, qui sont divisés en zones A et B. L'opération commence par l'initialisation des atomes dans l'espace libre, puis leur transport vers le mode cavité. Après l'initialisation, les deux zones opèrent une séquence comprenant le transport des atomes hors de la cavité, la préparation et l'initialisation des atomes à espace libre, le transport des atomes dans la cavité, la réinitialisation des atomes pour initialiser l'état du qubit à un état de haute-fidélité tel que |0...0>. Les zones A et B sont configurées pour éviter de faire fonctionner l'émission de photons en même temps, de sorte que le réseau de fibres n'est utilisé que par l'une des zones à un moment donné. Le module de détection de photons détecte les photons émis par les atomes dans les cavités et fournit des informations classiques sur le succès ou l'échec des détections de photons avec les modèles de détection souhaités. La FIG. 8 illustre le fonctionnement global, y compris le module de détection de photons et la deuxième cavité avec les zones A' et B'. La FIG. 8 est une description détaillée de la génération d'intrication atome-atome à distance avec deux cavités qui sont chacune divisées en zones de mode de cavité A, B et A', B', de sorte que chaque zone contienne jusqu'à N atomes, N étant le nombre d'atomes dans les zones respectives. Les deux cavités effectuent l'opération illustrée aux figures 7a, 7B, avec un timing synchronisé ou différent, de sorte que les photons émis par une paire d'atomes dans deux cavités arrivent en même temps au séparateur de faisceaux 50:50 du module de détection de photons. Le séparateur de faisceaux du module de détection de photons interfère les photons émis par deux atomes dans deux cavités et effectue une photodétection aux ports de sortie du séparateur de faisceaux à l'aide de détecteurs à photon unique. Étant donné que les atomes sont initialisés dans l'état de superposition égale de |0> et |1> et que la génération de photons est effectuée pour chacun des états internes à chaque essai et que l'opération de génération de photons est probabiliste, nous ne détectons souvent qu'un seul photon dans l'un des deux détecteurs. Un tel résultat de détection est l'événement de détection souhaité, que nous qualifions de succès. Si la détection des photons pour les atomes étiquetés i dans les zones A et A' (ou B et B') est réussie pour les essais avant et après l'opération d'inversion des bits, alors toute la génération d'intrication pour la paire d'atomes étiquetée i est un succès, et cette information classique est envoyée au module de la cavité de telle sorte que lors du prochain cycle de réinitialisation des atomes et de l'opération de génération de photons, cette paire d'atomes est ignorée afin de préserver l'intrication déjà générée. Après M cycles de réinitialisation et d'émission et de détection de photons, les atomes sont alors transportés hors du mode cavité (comme illustré dans les figures 3A-B), de sorte que la paire d'atomes intriqués puisse être utilisée pour des tâches d'information quantique. Le processus se répète jusqu'à ce que les paires d'atomes intriqués ne soient plus nécessaires, par exemple lorsque le calcul quantique est terminé. Les figures 9A-B représentent la performance simulée numériquement du taux de réussite de la HEG, pour un paramètre particulier de probabilité de réussite de la HEG unique p HEG = 0,2 et de temps de génération du photon unique t photon = 1us (panneau a). La ligne continue représente l'opération à zone unique illustrée figures 5a, 5b, et les lignes en pointillé représentent l'opération à zone de la FIG. 6 , et la ligne verticale en pointillé représente la capacité d'atomes typique dans une cavité, N = 200. Le temps d'initialisation des atomes est de 20 us, et deux temps de transport des atomes t transport = 100 μs et t transport = 1000 μs sont considérés. À N > 100 pour t transport = 1000 μs et N > 10 pour t transport = 100 μs, l'opération à deux zones donne de meilleures performances. Le panneau b) montre également le nombre de répétitions M qui optimise le taux de HEG, utilisé dans le panneau a. L'opération zonée nécessite moins de répétitions M, réduisant ainsi la source de décohérence pour les qubits. Les figures 10A-C illustrent l'optimisation des paramètres de la cavité pour obtenir un taux de génération HEG optimal en fonction des paramètres de la cavité et des atomes (g, κ in et γ). Dans le panneau a), nous considérons que le temps d'impulsion tau et le taux de couplage externe de la cavité κ ex sont des paramètres contrôlables, comme c'est le cas pour les implémentations de cavités optiques. Le panneau a) présente la configuration des niveaux atomiques et du couplage de la cavité. Comme indiqué à gauche, l'atome a trois niveaux |u>, |g>, |e>. Le taux de couplage atome-cavité est g, et peut être désaccordé de la transition atomique |e>↔ |g> par Δ e . La transition |u>↔ |e>, avec un désaccord possible Δ e , est pilotée par un faisceau laser dont la fréquence de Rabi Ω(t) dépend du temps et est contrôlée par l'intensité et la phase du laser qui dépendent du temps. La FIG. 10 , panneau a au milieu, représente une cavité optique unilatérale avec un miroir gauche ayant une réflectivité proche de l'unité et un miroir droit ayant une réflectivité plus faible, pour l'extraction de photons dirigés. Un ou plusieurs atomes (point au milieu) sont couplés à la cavité. La lumière est confinée dans la cavité avec un couplage atome-lumière amélioré g, avec une dissipation finie κ in et un couplage au mode de propagation externe κ ex . La FIG. 10 illustre l'impulsion de contrôle Ω(t) pour obtenir un photon de paquet d'ondes gaussien avec la fonction de mode temporel w 0 (t) (Références 3,4), pour des largeurs d'impulsion τ=1.5 τ c (à gauche) et τ=5τ c (à droite), illustrées dans les panneaux inférieurs, où τ c est le temps de réponse typique de la cavité τ c = max(1/κ, κ/g 2) , où κ= κ in +κ ex) (Référence 3). L'inversion du signe de Ω(t) sur le panneau supérieur gauche peut être obtenue en ajustant la phase de l'impulsion laser de contrôle. La FIG. 10 illustre la probabilité de génération de photons p e et la limite supérieure du taux de réussite HEG p e 2 /2τ pour une large gamme de paramètres de cavité et d'impulsion de photons, κ ex /g et κτ, à deux qualités de cavité spécifiques caractérisées par une coopérativité interne C in = g 2 /2κ in γ = 200 (à gauche) et 10 (à droite). Une coopérativité (interne) plus élevée donne une grande région avec un p e élevé, alors qu'une cavité à plus faible coopérativité nécessite une longue impulsion même pour un p e modeste. La limite supérieure du taux de réussite du HEG p e 2 /2τ montre un optimum global près de κ ex ~ g et τ ~ 1/ κ pour une cavité à forte coopérativité, tandis que l'optimum pour une coopérativité interne plus faible est déplacé vers des κτ plus grands, ce qui nécessite de longues impulsions. Les figures 11A-C illustrent l'échelle des paramètres optimaux de l'impulsion et de la cavité, κ ex /g et κτ, pour une gamme de qualité de la cavité κ in /g. Les valeurs optimales sont obtenues en trouvant le paramètre qui donne le taux HEG le plus élevé p e 2 /2τ, comme illustré dans les panneaux inférieurs de la FIG. 10 . Dans le panneau a, les points représentent les valeurs optimales de κτ pour une valeur donnée de κ in /g, avec des valeurs exemplaires de g/2π = 5 MHz et γ/2π = 0,25 MHz, tandis que l'échelle générale reste la même pour les différents paramètres. Les points suivent l'échelle τ = 1/g pour κ in /g ex /g, qui suit la mise à l'échelle κ ex = g + κ in . Le panneau c) montre le taux optimal p e 2 /2τ obtenu pour une gamme de κ in /g. Dans un exemple, la présente invention propose un système d'ordinateur quantique. Le système comporte au moins une cellule d'ordinateur quantique. Dans un exemple, le système de cellules d'ordinateur quantique comprend un module de liaison optique comprenant au moins une paire de miroirs optiques caractérisés par une réflectivité de miroir > 90 % et configurés pour former une cavité. Dans un exemple, la cavité a une longueur de 1 micromètre ou plus. Dans un exemple, le module comporte une pluralité de qubits comprenant un atome pouvant être refroidi par laser, de sorte que le nombre de qubits, par exemple, est compris entre un et 100 000. Dans un exemple, le module possède une interconnexion optique couplée au module de liaison. Dans un exemple, le module comporte un dispositif de multiplexage de photons couplé à l'interconnexion optique. Le dispositif de multiplexage de photons est configuré pour transformer au moins deux photons ou plus dans un ou plusieurs modes spatiaux différents en deux photons ou plus configurés dans un seul mode spatial. Dans un exemple, le système cellulaire d'ordinateur quantique comporte un module de calcul à espace libre dans une région de calcul, le module de calcul comportant une pluralité d'atomes. Dans un exemple, chacun des atomes est couplé à une pince optique, la pince optique étant configurée pour se déplacer afin de transporter un ou plusieurs atomes d'un premier emplacement spatial à un second emplacement spatial. Dans un exemple, le système comporte un réseau de pinces dynamiques configuré pour transporter un ou plusieurs qubits couplés à la cavité vers la région de calcul et un système de détection comprenant une caméra couplée de manière opérationnelle à la cavité ou à la région de calcul et configurée pour collecter un ou plusieurs photons de fluorescence à envoyer au système de détection avec une efficacité quantique, par exemple de 0,1 ou plus. Dans un exemple, le système comporte un système informatique électrique comprenant une unité de traitement de l'information configurée pour traiter une information sur l'état du qubit capturée à partir du système de détection. Dans un exemple, le système informatique électrique est configuré pour identifier un état quantique d'un ou plusieurs qubits et est configuré pour décoder une information d'erreur quantique à partir d'un résultat de mesure du syndrome à l'aide de l'unité de traitement de l'information. Dans un exemple, le système comporte également plusieurs paires de bobines électriques pour contrôler un champ magnétique et un gradient de champ magnétique à l'endroit où se trouvent les qubits. Dans un exemple, = la paire de miroirs optiques comprend au moins un miroir à espace libre, un miroir à base de fibres, un miroir à réseau de Bragg (FBG) ou un miroir à cristaux photoniques. Dans un exemple, la cavité est caractérisée par un mode de cavité couplé à une région de nanofibres de sorte qu'un ou plusieurs atomes sont couplés à un champ évanescent du mode de cavité à proximité de la nanofibre entre la paire de miroirs qui sont deux miroirs à réseau de Bragg. Dans un exemple, la pluralité de qubits caractérisés comme des premiers qubits sont couplés à un module de liaison et un ou plusieurs seconds qubits se trouvent dans la région de calcul. Dans un exemple, l'interconnexion optique est couplée à un deuxième module de liaison dans un deuxième système cellulaire d'ordinateur quantique. Dans un exemple, l'interconnexion optique est couplée à au moins un ou plusieurs des dispositifs suivants : un générateur de photons uniques, un détecteur de photons, un réseau comprenant une ou plusieurs cavités optiques identiques, une source de photons uniques, un émetteur de photons uniques à semi-conducteur, un routeur optique, un commutateur optique, un circulateur, un détecteur de photons, un détecteur optique homodyne ou hétérodyne, un séparateur de faisceaux de polarisation, une source de lumière cohérente ou une source de lumière comprimée, entre autres dispositifs. Dans un exemple, le système comporte un dispositif de détection de photons configuré avec l'interconnexion optique. Dans un exemple, le dispositif de détection de photons comprend un séparateur de faisceau et une pluralité de détecteurs de photons uniques, de sorte qu'un ou plusieurs photons entrants sont mesurés après une interférence au niveau du séparateur de faisceau. Dans un exemple, le système comporte un ou plusieurs lasers focalisés, pour un contrôle local d'un seul qubit, qui est soumis à un ou plusieurs qubits sélectionnés par l'adressage spatial du laser focalisé, ou par un champ magnétique généré par une paire de bobines pour déplacer une fréquence de résonance d'un ou de plusieurs qubits. Dans un exemple, le système de cellules de calcul quantique est au moins l'un des deux systèmes de cellules de calcul quantique qui sont connectés par l'interconnexion optique pour réaliser une génération d'intrication à distance entre les qubits dans des systèmes de cellules séparés, assistés par la liaison optique, pour permettre des opérations de porte quantique à distance pour une opération de correction d'erreur quantique concaténée. Dans un exemple, la génération d'intrication à distance est réalisée (a) par la génération d'un photon unique à partir de la pluralité de qubits et la détection dans l'interconnexion optique, (b) dans laquelle la génération d'intrication à distance est réalisée par la réflexion d'un qubit photonique avec au moins deux cavités et la mesure du qubit, (c) ou dans laquelle la génération d'intrication à distance est réalisée par la détection de photons transmis à travers la cavité. Dans un exemple, le système comporte une ou plusieurs portes à deux qubits distantes entre une paire de qubits logiques d'au moins deux systèmes de cellules de calcul quantique, y compris le système de cellules de calcul quantique, en effectuant une téléportation de porte quantique ou des portes à deux qubits distantes assistées par photons. Dans un exemple, la pluralité de qubits est configurée pour être transportée à l'intérieur et à l'extérieur du module de liaison de manière à ce que le couplage du champ électrique d'un qubit individuel à la cavité soit contrôlé en intensité de 0 à g_max, où g_max est un maximum au centre de la cavité où un champ électrique du champ de la cavité a une amplitude à une valeur maximale, ou que les qubits se déplacent en dehors d'un champ de vision d'un système de collecte de photons. Dans un exemple, le réseau de pinces dynamiques est configuré pour transporter les atomes en parallèle après une opération séquentielle de génération d'intrication. Dans un exemple, le réseau de pinces dynamiques est configuré pour initialiser les atomes en parallèle après une opération séquentielle de génération d'intrication. Dans un exemple, la pluralité d'atomes est transportée à l'intérieur et à l'extérieur d'une région de la cavité pendant que les autres atomes effectuent une opération de génération d'intrication à distance. Dans un exemple, la réflectivité d'un miroir de cavité de découplage, caractérisant un taux de couplage externe de la cavité, est ajustée pour améliorer l'efficacité d'un taux de génération d'intrication. Dans un exemple, le ou les qubits sont caractérisés par un état atomique contrôlé par un faisceau laser dont l'amplitude et la phase dépendent du temps, afin d'émettre un photon selon une distribution gaussienne ou une distribution de probabilité temporelle avec une durée contrôlable. Dans un exemple, l'au moins un photon est caractérisé par une durée d'impulsion de photon qui est ajustée pour améliorer le taux de génération d'intrication et la fidélité d'un état intriqué généré. Dans un exemple, la présente invention fournit un système alternatif d'ordinateur quantique. Le système comporte au moins une cellule d'ordinateur quantique. Dans un exemple, le système de cellules d'ordinateur quantique comprend un module de liaison optique. Dans un exemple, le module comporte au moins une paire de miroirs optiques caractérisés par une réflectivité de miroir > 90 % et configurés pour former une cavité, par exemple, la cavité a une longueur de 1 micromètre ou plus. Dans un exemple, le module comporte une pluralité de qubits comprenant un atome pouvant être refroidi par laser, de sorte que le nombre de qubits, par exemple, est compris entre un et 100 000. Dans un exemple, le module comporte une interconnexion optique couplée au module de liaison et un dispositif de multiplexage de photons couplé à l'interconnexion optique, le dispositif de multiplexage de photons étant configuré pour transformer au moins deux photons ou plus dans un ou plusieurs modes spatiaux différents en deux photons ou plus configurés dans un seul mode spatial. Dans un exemple, le système cellulaire d'ordinateur quantique comporte un module de calcul à espace libre dans une région de calcul. Dans un exemple, le module de calcul comporte une pluralité d'atomes. Dans un exemple, chacun des atomes est couplé à une pince optique. Dans un exemple, la pince optique est configurée pour se déplacer afin de transporter un ou plusieurs atomes d'un premier emplacement spatial à un second emplacement spatial. Dans un exemple, le système comporte un réseau de pinces dynamiques configuré pour transporter un ou plusieurs qubits couplés à la cavité vers la région de calcul. Dans un exemple, le système comporte un système de détection comprenant une caméra couplée de manière opérationnelle à la cavité ou à la région de calcul et configurée pour collecter un ou plusieurs photons de fluorescence à envoyer au système de détection avec une efficacité quantique, par exemple de 0,1 ou plus. Dans un exemple, le système comporte un système informatique électrique comprenant une unité de traitement de l'information configurée pour traiter une information sur l'état du qubit capturée à partir du système de détection. Dans un exemple, un ou plusieurs qubits sont configurés pour une opération de génération d'intrication à distance. D'autres détails du système peuvent être trouvés dans des demandes de brevet en propriété commune décrites dans la demande de brevet américain n° 18/347,121, déposée le 5 juillet 2023, communément assignée, et incorporée par référence dans le présent document. D'autres demandes décrivent divers aspects des composants décrits dans les demandes de brevet américain n° 18/325,901, déposée le 30 mai 2023, et 18/347,174, déposée le 5 juillet 2023, chacune d'entre elles étant communément assignée et incorporée par référence dans le présent document. Bien que ce qui précède constitue une description complète des exemples spécifiques, diverses modifications, constructions alternatives et équivalents peuvent être utilisés. À titre d'exemple, le dispositif peut comprendre toute combinaison d'éléments décrits ci-dessus, ainsi qu'en dehors de la présente spécification. En outre, les termes premier, deuxième, troisième et dernier n'impliquent pas d'ordre dans un ou plusieurs des présents exemples. Par conséquent, la description et les illustrations ci-dessus ne doivent pas être considérées comme limitant la portée de la présente invention, qui est définie par les revendications annexées. Système d'ordinateur quantique comprenant au moins un système de cellule d'ordinateur quantique, le système de cellule d'ordinateur quantique comprenant : *un module de liaison optique comprenant *au moins une paire de miroirs optiques caractérisés par une réflectivité > 90 % et configurés pour former une cavité, la cavité ayant une longueur de 1 micromètre ou plus ; *une pluralité de qubits comprenant un atome pouvant être refroidi par laser, de sorte que le nombre de qubits soit compris entre un et 100 000 ; *une interconnexion optique couplée au module de liaison ; un dispositif de multiplexage de photons couplé à l'interconnexion optique, le dispositif de multiplexage de photons étant configuré pour transformer au moins deux photons ou plus dans un ou plusieurs modes spatiaux différents en deux photons ou plus configurés dans un mode spatial unique ; un module de calcul à espace libre dans une région de calcul, le module de calcul ayant une pluralité d'atomes, chacun des atomes étant couplé à une pince optique, la pince optique étant configurée pour se déplacer afin de transporter un ou plusieurs des atomes d'un premier emplacement spatial à un second emplacement spatial ; un réseau de pinces dynamiques configuré pour transporter un ou plusieurs qubits couplés à la cavité vers la région de calcul ; un système de détection comprenant une caméra couplée de manière opérationnelle à la cavité ou à la région de calcul et configurée pour collecter un ou plusieurs photons de fluorescence à envoyer au système de détection avec une efficacité quantique de 0,1 ou plus ; et un système informatique électrique comprenant une unité de traitement de l'information configurée pour traiter une information sur l'état du qubit capturée par le système de détection. Le système de la revendication 1 dans lequel le système informatique électrique est configuré pour identifier un état quantique d'un ou plusieurs qubits et est configuré pour décoder une information d'erreur quantique à partir d'un résultat de mesure d’un syndrome à l'aide de l'unité de traitement de l'information. Le système selon l’une des revendications 1 à 2, comprend en outre une pluralité de paires de bobines électriques pour contrôler un champ magnétique et un gradient de champ magnétique à l'emplacement des qubits. Le système selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la paire de miroirs optiques comprend au moins un miroir à espace libre, un miroir à base de fibres, un miroir à réseau de Bragg (FBG) ou un miroir à cristaux photoniques. Le système selon l’une des revendications 1 à 4 dans lequel la cavité est caractérisée par un mode de cavité couplé à une région de nanofibre de telle sorte qu'un ou plusieurs atomes sont couplés à un champ évanescent du mode de cavité à proximité de la nanofibre entre la paire de miroirs qui sont deux miroirs à réseau de Bragg (FBG). Le système selon l’une des revendications 1 à 5 dans lequel la pluralité des qubits caractérisés comme des premiers qubits sont couplés à un module de liaison et un ou plusieurs seconds qubits se trouvent dans la région de calcul. Le système selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel l'interconnexion optique est couplée à un deuxième module de liaison dans un deuxième système de cellules d'ordinateur quantique. Le système selon l’une des revendications 1 à 7 dans lequel l'interconnexion optique est couplée à au moins un ou plusieurs des éléments suivants : un générateur de photons uniques, un détecteur de photons, un réseau comprenant une ou plusieurs cavités optiques identiques, une source de photons uniques, un émetteur de photons uniques à semi-conducteur, un routeur optique, un commutateur optique, un circulateur, un détecteur de photons, un détecteur optique homodyne ou hétérodyne, un séparateur de faisceaux de polarisation, une source de lumière cohérente ou une source de lumière comprimée. Le système selon l’une des revendications 1 à 8 comprend en outre un dispositif de détection de photons configuré avec l'interconnexion optique, le dispositif de détection de photons comprenant un séparateur de faisceau et une pluralité de détecteurs de photons uniques (SPD) de sorte qu'un ou plusieurs photons entrants sont mesurés après une interférence au niveau du séparateur de faisceau. Le système selon l’une des revendications 1 à 9 comprend en outre un ou plusieurs lasers focalisés, pour un contrôle local d'un seul qubit, qui est soumis à un ou plusieurs qubits sélectionnés par l'adressage spatial du laser focalisé, ou par un champ magnétique généré par une paire de bobines pour déplacer une fréquence de résonance d'un ou plusieurs qubits. Le système selon l’une des revendications 1 à 10 dans lequel le système de cellules de calcul quantique est au moins l'un des deux systèmes de cellules de calcul quantique qui sont connectés par l'interconnexion optique pour effectuer une génération d'intrication à distance entre les qubits dans des systèmes de cellules séparés, assistés par la liaison optique, pour permettre des opérations de porte quantique à distance pour une opération de correction d'erreur quantique concaténée. Le système de la revendication 11, dans lequel la génération d'intrication à distance est réalisée (a) par la génération d'un photon unique à partir de la pluralité de qubits et la détection dans l'interconnexion optique, (b) dans lequel la génération d'intrication à distance est réalisée par la réflexion d'un qubit photonique avec au moins deux cavités et la mesure du qubit, (c) ou dans lequel la génération d'intrication à distance est réalisée par la détection de photons transmis à travers la cavité. Le système selon l’une des revendications 1 à 12 comprend en outre une ou plusieurs portes à deux qubits distantes réalisées entre une paire de qubits logiques d'au moins deux systèmes de cellules de calcul quantique comprenant le système de cellules de calcul quantique en réalisant une téléportation de porte quantique ou des portes à deux qubits distantes assistées par photons. Le système selon l’une des revendications 1 à 13 dans lequel la pluralité de qubits est configurée pour être transportée à l'intérieur et à l'extérieur du module de liaison de telle sorte que le couplage du champ électrique d'un qubit individuel à la cavité est contrôlé en intensité de 0 à g_max, où g_max est un maximum au centre de la cavité où un champ électrique du champ de la cavité a une amplitude à une valeur maximale, ou les qubits se déplacent en dehors d'un champ de vision d'un système de collecte de photons. Le système selon l’une des revendications 1 à 14, dans lequel le réseau de pinces dynamiques est configuré pour transporter les atomes en parallèle après une opération séquentielle de génération d'intrication. Le système selon l’une des revendications 1 à 15, dans lequel le réseau de pinces dynamiques est configuré pour initialiser les atomes en parallèle après une opération séquentielle de génération d'intrication. Le système selon l’une des revendications 1 à 16 dans lequel la pluralité d'atomes est transportée à l'intérieur et à l'extérieur d'une région de la cavité pendant que les autres atomes effectuent une opération de génération d'intrication à distance. Le système selon l’une des revendications 1 à 17, dans lequel la réflectivité d'un miroir de cavité de découplage, caractérisant un taux de couplage externe de la cavité, est ajustée pour améliorer l'efficacité d'un taux de génération d’intrication. Le système selon l’une des revendications 1 à 18, dans lequel un ou plusieurs qubits sont caractérisés par un état atomique contrôlé par un faisceau laser dont l'amplitude et la phase dépendent du temps, afin d'émettre un photon selon une distribution de probabilité gaussienne ou temporelle avec une durée contrôlable. Le système selon l’une des revendications 1 à 19, dans lequel l'au moins un photon est caractérisé par une durée d'impulsion de photon qui est ajustée pour améliorer le taux de génération d'intrication et la fidélité d'un état intriqué généré.