De nouvelles règles de physique sont testées sur un ordinateur quantique
Des chercheurs d'Aalto ont utilisé un ordinateur quantique IBM pour explorer un domaine inconnu de la physique et ont remis en question 100 ans de compréhension de l'information au niveau quantique.
Les règles de la physique quantique qui régissent le comportement de très petits objets utilisent des opérateurs mathématiques appelés hamiltoniens hermitiens. Les opérateurs hermitiens sont au cœur de la physique quantique depuis près de 100 ans, mais récemment les théoriciens se sont rendu compte qu'il était possible d'étendre ses équations fondamentales pour utiliser des opérateurs qui ne sont pas hermitiens.
Les nouvelles équations décrivent l'univers avec son propre ensemble de règles: par exemple, en regardant dans le miroir et en changeant la direction du temps, vous devriez voir la même version de vous-même que dans le monde réel.
Dans leurs nouveaux travaux, une équipe de chercheurs a utilisé un ordinateur quantique pour créer un univers artificiel qui se comporte selon ces nouvelles règles.
Les scientifiques ont forcé les qubits, la partie d'un ordinateur quantique qui effectue le calcul, à se comporter selon les nouvelles règles de la mécanique quantique non hermitienne. Ils ont démontré expérimentalement quelques résultats passionnants qui sont interdits par la mécanique quantique hermitienne ordinaire.
La première découverte a été que l'application d'opérations aux qubits ne stockait pas d'informations quantiques - un comportement si fondamental pour la théorie quantique standard qu'il conduit à des problèmes actuellement non résolus tels que le paradoxe de l'information sur les trous noirs de Stephen Hawking. Le deuxième résultat passionnant est venu lorsqu'ils ont expérimenté deux qubits intriqués.
L'enchevêtrement est un type de corrélation qui se produit entre les qubits comme s'ils avaient une connexion magique qui les amène à se comporter en synchronisation les uns avec les autres. Einstein était connu pour être mal à l'aise avec ce concept, l'appelant «une action effrayante à distance».
En physique quantique ordinaire, il est impossible de changer le degré d'intrication entre deux particules en agissant vous-même sur l'une des particules. Cependant, en mécanique quantique non hermitienne, les chercheurs ont pu changer le niveau d'intrication des qubits en ne manipulant qu'un seul d'entre eux, ce qui est clairement interdit en physique quantique ordinaire.
«La chose la plus excitante à propos de ces résultats est que les ordinateurs quantiques sont maintenant suffisamment avancés pour commencer à les utiliser pour tester des idées non conventionnelles qui jusqu'à présent n'étaient que mathématiques», a déclaré l'auteur Sorin Paraoanu. "Avec du vrai travail," l'action effrayante d'Einstein à distance "devient encore plus effrayante. Bien que nous comprenions très bien ce qui se passe, cela nous fait encore frissonner.
Cette recherche a également des applications potentielles. Plusieurs nouveaux dispositifs optiques ou hyperfréquences développés récemment semblent se comporter conformément à la nouvelle réglementation. Ce travail ouvre la voie à la simulation de ces appareils sur des ordinateurs quantiques.