C’est au cœur du Laboratoire national de Los Alamos que des chercheurs ont développé une nouvelle méthode intéressante destinée à l’informatique quantique. L’étude, dirigée par le physicien théoricien Nikolai Sinitsyn, a abouti à une approche de calcul simplifiée focalisée sur un « spin quantique central ». L’objectif est de rendre les ordinateurs quantiques plus accessibles, rapides et résistants aux erreurs.
L’informatique quantique est confrontée à des défis techniques majeurs qui entravent son plein potentiel. La complexité de connecter les qubits, l’intrication profonde entre eux, et leur sensibilité à la décohérence, où de simples perturbations peuvent induire des erreurs, sont autant de défis à surmonter. En effet, les qubits peuvent facilement perdre leur état quantique, perturbés par des éléments aussi infimes que des vibrations ou de légères variations de température.
Face à ces défis, une nouvelle technique émerge du Laboratoire national de Los Alamos. Une nouvelle méthode, moins vulnérable aux effets de la décohérence, a été mise au point. Cette avancée pourrait grandement simplifier la construction et l’exploitation des ordinateurs quantiques. Les détails ont été publiés dans la revue Physical Review A.
La méthode de Los Alamos
Au cœur de cette innovation se trouve une idée simple, mais puissante : s’appuyer sur les phénomènes naturels pour simplifier le processus de calcul. Les chercheurs de Los Alamos ont utilisé des lectures des spins électroniques, ces propriétés intrinsèques aux électrons.
Plutôt que d’utiliser des configurations complexes où tous les qubits sont en interaction constante, l’équipe a introduit une idée novatrice : le « spin quantique central ». Ce spin, au cœur du système, sert de pivot, interagissant avec tous les qubits environnants. L’avantage est qu’une fois que les liens entre ce spin central et les qubits périphériques sont établis, il n’est plus nécessaire de gérer des interactions incessantes ou variables.
Ensuite, en exposant le système à un champ magnétique, il est possible de manipuler ces spins électroniques. Cette rotation ou changement d’état est cruciale pour le processus de calcul. En influençant la manière dont les spins évoluent, les chercheurs peuvent guider le système vers la solution d’un problème, le tout de manière plus simple et directe que les méthodes traditionnelles.
Les atouts de cette nouvelle approche
La nouvelle méthode accélère considérablement le traitement de l’information quantique. Cette rapidité d’exécution pourrait propulser les ordinateurs quantiques bien au-delà des capacités des systèmes actuels.
Un avantage notable de cette approche est aussi sa compatibilité avec l’algorithme de Grover, conçu spécifiquement pour trouver efficacement des éléments dans d’immenses bases de données non structurées. En simplifiant et en accélérant la partie la plus ardue de cet algorithme, cette méthode pourrait révolutionner la manière dont nous traitons et cherchons des informations. Par ailleurs, la conception offre une résistance naturelle à certaines erreurs. En d’autres termes, même face à des perturbations ou des imprécisions, le système conserve sa stabilité, un avantage non négligeable dans un domaine où la moindre erreur peut avoir des conséquences majeures.
La décohérence, ce fléau de l’informatique quantique qui voit les qubits perdre leur état quantique en raison d’interactions extérieures, pourrait également être atténuée par cette méthode. En minimisant les interactions constantes entre qubits, on réduit les opportunités pour la décohérence de s’installer.
L’électron est une particule élémentaire qui, avec les protons et
les neutrons, constitue les atomes. C’est donc l’un des composants
principaux de la matière baryonique. À ce titre, il revêt... [...]