Le 9 décembre 2024, Google Quantum AI a publié dans Nature des résultats montrant que leur processeur supraconducteur Willow avait franchi une étape cruciale dans la correction d'erreurs quantiques : faire fonctionner un code de surface en dessous du seuil d'erreur pour la première fois.
La réalisation centrale est 1 qubit logique implémenté comme mémoire à code de surface de distance 7 sur un processeur de 105 qubits. Le code utilise 101 qubits physiques (49 qubits de données, 48 qubits de mesure et 4 qubits d'élimination des fuites). Chaque augmentation de la distance du code supprime le taux d'erreur logique par un facteur supérieur à deux.
Principaux résultats de l'expérience Willow :
- 1 qubit logique — code de surface de distance 7 sur 105 qubits physiques
- Λ = 2,14 ± 0,02 — l'erreur logique est divisée par deux à chaque augmentation de la distance de code de 2 (fonctionnement sous le seuil confirmé)
- Erreur logique par cycle : 0,143 % ± 0,003 % à distance 7
- Durée de vie logique : 291 ± 6 μs — 2,4 fois la durée de vie du meilleur qubit physique (119 μs)
- Décodeur en temps réel à distance 5 : latence moyenne 63 μs, stable sur 106 cycles de correction d'erreurs
- Codes de répétition à haute distance jusqu'à distance 29 sur 5,5 heures, révélant un plancher d'erreurs corrélées rares à ~10−10 par cycle
Le fonctionnement sous le seuil signifie qu'ajouter davantage de qubits physiques au qubit logique réduit toujours l'erreur logique — une condition nécessaire pour le calcul quantique tolérant aux pannes. Avant Willow, aucun processeur quantique n'avait clairement démontré cette propriété dans un code de surface.
Le qubit logique de distance 7 a également dépassé le point mort : sa durée de vie de cohérence a surpassé celle de chacun de ses 101 qubits physiques constitutifs, prouvant que la correction d'erreurs apporte déjà un bénéfice net.