Téléporter une information sans déplacer physiquement son support : ce concept, longtemps associé à la science-fiction, constitue aujourd’hui un véritable domaine de recherche en physique quantique.
Des chercheurs ont réussi à téléporter des états quantiques logiques sur un processeur supraconducteur de 125 qubits. Publiée le 22 octobre 2026 dans la revue Nature Physics, cette expérience marque une étape importante vers la construction d’ordinateurs quantiques plus fiables et capables, à terme, de fonctionner en réseau.
La téléportation quantique ne consiste pas à faire disparaître un objet pour le faire réapparaître ailleurs. Elle repose sur un phénomène beaucoup plus subtil : le transfert de l’état quantique d’un système vers un autre.
Une équipe internationale, notamment associée à l’université du Zhejiang et à l’Université des sciences et technologies de Hong Kong à Guangzhou, vient de franchir une nouvelle étape en démontrant la téléportation d’états quantiques protégés par un mécanisme de correction des erreurs.
L’expérience a été réalisée sur un processeur supraconducteur comportant 125 qubits physiques, avec des codes quantiques atteignant une distance de 7.
1. Qu’est-ce que la téléportation quantique ?
Pour comprendre cette découverte, il faut d’abord distinguer les ordinateurs classiques des ordinateurs quantiques.
Un ordinateur traditionnel traite des informations sous forme de bits, qui prennent la valeur 0 ou 1.
Un ordinateur quantique utilise des qubits, capables d’exister dans une superposition de deux états quantiques.
Cette propriété, associée notamment à l’intrication, permet d’envisager certains calculs difficiles à réaliser sur des machines classiques.
Le rôle de l’intrication quantique
L’intrication est un phénomène dans lequel plusieurs systèmes quantiques partagent un état commun, même lorsqu’ils sont séparés.
La téléportation quantique exploite cette propriété pour transférer un état quantique d’un système vers un autre.
Dans un protocole classique de téléportation quantique, le transfert nécessite trois éléments :
- Une paire de systèmes quantiques intriqués.
- Une mesure quantique appropriée.
- La transmission d’informations classiques permettant de compléter le transfert.
L’état initial est alors reconstitué sur le système de destination, tandis que l’état d’origine n’est plus disponible sous sa forme initiale.
La téléportation quantique ne permet donc pas de transmettre instantanément des messages ni de dépasser la vitesse de la lumière.
Ce principe est connu depuis plusieurs décennies. La nouveauté de l’expérience publiée dans Nature Physics concerne la nature des informations téléportées et leur protection contre les erreurs.
2. Pourquoi les ordinateurs quantiques sont-ils si fragiles ?
Les qubits sont extrêmement sensibles aux perturbations.
Les interactions avec leur environnement, les imperfections des composants ou les erreurs de manipulation peuvent modifier leurs états et compromettre les résultats des calculs.
Ce phénomène constitue l’un des principaux obstacles au développement d’ordinateurs quantiques réellement performants.
Plus un calcul nécessite d’opérations, plus le risque d’accumulation d’erreurs devient important.
Pour résoudre ce problème, les scientifiques développent des méthodes de correction des erreurs quantiques.
Des qubits physiques aux qubits logiques
Un qubit physique correspond à un élément matériel utilisé pour stocker ou manipuler une information quantique.
Un qubit logique, en revanche, est une information quantique encodée collectivement sur plusieurs qubits physiques.
Cette répartition permet de détecter certaines erreurs et, dans des conditions appropriées, de les corriger sans détruire l’information utile.
On peut comparer ce principe à un système informatique qui répartit des informations redondantes sur plusieurs supports afin de mieux résister aux défaillances.
La comparaison reste toutefois imparfaite : en informatique quantique, les états ne peuvent pas être simplement copiés comme des fichiers numériques.
L’objectif est de construire des qubits logiques suffisamment fiables pour exécuter des calculs longs et complexes.
3. L’expérience : 125 qubits et des codes de surface
Les chercheurs ont utilisé un processeur quantique supraconducteur de 125 qubits physiques.
Ils se sont intéressés à une méthode de protection de l’information appelée code de surface (surface code).
Cette technique organise plusieurs qubits physiques dans une structure permettant d’encoder un état logique et d’en détecter certaines erreurs.
Les codes de surface figurent parmi les approches les plus étudiées pour construire des ordinateurs quantiques tolérants aux erreurs.
Une téléportation d’états logiques
L’équipe a réussi à téléporter des états quantiques encodés à l’aide de codes de surface.
L’expérience a porté sur plusieurs tailles de codes, jusqu’à une distance de code égale à 7.
Cette distance est un paramètre qui caractérise notamment la capacité théorique d’un code à protéger l’information contre certaines erreurs.
Elle ne correspond ni à une distance physique de téléportation ni au nombre de qubits logiques.
L’intérêt de cette démonstration réside dans le fait que les chercheurs n’ont pas simplement transféré l’état d’un qubit isolé.
Ils ont étudié la téléportation d’une information quantique encodée dans un système composé de nombreux qubits physiques.
Cette distinction est essentielle pour les futurs ordinateurs quantiques.
4. Une découverte importante : le seuil d’intrication
L’un des résultats les plus intéressants concerne la quantité d’intrication nécessaire pour réussir la téléportation.
Les chercheurs ont fait varier les opérations qui créent l’intrication entre les qubits afin d’étudier les conditions dans lesquelles le transfert de l’état logique reste possible.
Ils ont ainsi identifié un comportement de seuil : lorsque les conditions d’intrication deviennent insuffisantes, la téléportation de l’information logique ne fonctionne plus de la même manière.
Les résultats ont permis d’établir un diagramme décrivant différentes régions de fonctionnement du système.
Des ressources quantiques supplémentaires
L’équipe a également montré que certaines rotations cohérentes des qubits pouvaient modifier favorablement ce seuil.
Ces opérations introduisent des ressources quantiques particulières, appelées magic resources dans la littérature scientifique.
Elles permettent d’étendre les conditions dans lesquelles la téléportation réussit.
Cette observation fournit de nouvelles pistes pour réduire les ressources nécessaires au transfert d’informations quantiques protégées.
L’enjeu est considérable : dans un ordinateur quantique, chaque opération supplémentaire et chaque qubit mobilisé augmentent la complexité matérielle du système.
5. Pourquoi cette avancée pourrait-elle changer l’informatique quantique ?
Les futurs ordinateurs quantiques devront probablement utiliser un grand nombre de qubits logiques.
Or, construire une seule machine regroupant tous ces éléments représente un défi technologique majeur.
Une autre possibilité consiste à connecter plusieurs processeurs quantiques afin qu’ils coopèrent.
On parle alors d’informatique quantique distribuée.
Vers des processeurs quantiques interconnectés
Dans une telle architecture, différentes unités de calcul pourraient partager des informations quantiques et participer à un même traitement.
La téléportation d’états logiques pourrait jouer un rôle important dans ces échanges.
Elle offrirait un moyen de transférer des informations encodées et protégées entre différentes parties d’un système.
À terme, cette approche pourrait contribuer à :
- Construire des architectures quantiques modulaires.
- Répartir certaines opérations entre plusieurs processeurs.
- Améliorer la gestion des informations quantiques protégées.
- Développer des ordinateurs quantiques tolérants aux erreurs.
Cependant, l’expérience publiée ne démontre pas encore un réseau opérationnel de processeurs quantiques indépendants.
Elle valide un mécanisme physique susceptible de contribuer à de telles architectures.
6. Quels obstacles restent à surmonter ?
Malgré ces résultats, plusieurs défis scientifiques et industriels demeurent.
La fiabilité des opérations
Les systèmes quantiques doivent encore améliorer la précision de leurs portes logiques, de leurs mesures et de leurs mécanismes de correction des erreurs.
Le passage à grande échelle
Un processeur de 125 qubits représente une plateforme expérimentale importante, mais les applications quantiques les plus ambitieuses pourraient nécessiter beaucoup plus de qubits physiques et logiques fiables.
L’interconnexion des processeurs
La téléportation réalisée dans un même processeur ne résout pas automatiquement les difficultés liées à la communication entre machines distinctes.
Les chercheurs devront développer des interfaces quantiques capables de transmettre les états entre différents dispositifs.
Les contraintes matérielles
Les processeurs supraconducteurs nécessitent des environnements extrêmement contrôlés, notamment des températures très basses.
Leur fonctionnement à grande échelle suppose également des progrès dans l’électronique de commande, le refroidissement et la fabrication des composants.
7. Une étape scientifique, pas encore une révolution industrielle
La publication du 22 octobre 2026 apporte une contribution importante à la compréhension de la téléportation quantique dans des systèmes protégés par des codes correcteurs d’erreurs.
Elle montre qu’il est possible de manipuler et de transférer des états logiques encodés sur de nombreux qubits physiques, tout en étudiant les conditions fondamentales nécessaires à la réussite du processus.
Mais il serait prématuré d’affirmer que cette expérience rend immédiatement possibles des ordinateurs quantiques universels ou des réseaux quantiques commerciaux.
Il s’agit avant tout d’une démonstration expérimentale ouvrant de nouvelles perspectives.
La fiabilité, prochain grand défi du quantique
Pendant longtemps, les progrès de l’informatique quantique ont été principalement présentés à travers l’augmentation du nombre de qubits.
Aujourd’hui, la recherche s’intéresse de plus en plus à une question fondamentale : comment protéger, manipuler et transmettre une information quantique sans perdre sa fiabilité ?
La téléportation d’états logiques démontrée sur un processeur de 125 qubits constitue une avancée dans cette direction.
Elle confirme que l’avenir de l’informatique quantique ne dépendra pas uniquement de la puissance des processeurs, mais aussi de leur capacité à gérer les erreurs et à coopérer.
La prochaine grande étape pourrait ainsi être celle des ordinateurs quantiques modulaires, dans lesquels plusieurs processeurs échangent des informations logiques protégées.
Source scientifique principale
Yiren Zou, Hong-Kuan Xia, An Zhang et collaborateurs, Teleportation transition of surface codes on a superconducting quantum processor, Nature Physics, publié le 22 octobre 2026.
DOI : https://doi.org/10.1038/s41567-026-03484-0
En savoir plus sur InnovDigit
Subscribe to get the latest posts sent to your email.
