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Un contrôle de qualité pour simulateurs quantiques

Des scientifiques financés par l'UE ont franchi une étape importante vers l'exploitation du comportement étrange des systèmes à n corps de manière contrôlée. Ils ont développé un test pour certifier le bon fonctionnement des simulateurs quantiques photoniques.
Un contrôle de qualité pour simulateurs quantiques
Au cours des deux dernières décennies, les scientifiques ont réalisé d'importants progrès vers le développement d'un ordinateur quantique à usage général. Toutefois, un tel appareil avec la puissance pour résoudre des problèmes en une fraction du temps nécessaire aux super ordinateurs les plus rapides au monde est loin d'être réalisable.

Il existe une sorte d'étape intermédiaire actuellement à portée: les simulateurs quantiques. En utilisant le phénomène quantique, ces appareils peuvent résoudre des tâches spécifiques qui ne peuvent pas être traitées efficacement avec les méthodes classiques. Avec le soutien de l'UE, les scientifiques ont développé une nouvelle méthode de certification pour les simulateurs quantiques photoniques.

Ces systèmes à n corps contrôlables utilisent les propriétés mécaniques quantiques des photons comme l'emmêlement et la superposition pour fournir des informations sur d'autres systèmes quantiques. Le but du projet REQ (Reliable quantum simulators) était de s'assurer qu'ils fonctionnaient comme ils étaient supposés le faire.

Les scientifiques ont étudié les performances des simulations quantiques des photons de petite taille du processus de refroidissement d'un système hamiltonien dans des conditions de laboratoire réalistes. La solidité des simulations quantiques de l'échantillonnage des bosons qui pourrait offrir un raccourci pour atteindre une plus grande vitesse pour l'informatique quantique a également été évaluée.

L'échantillonnage des bosons implique un réseau de diviseurs de faisceau qui convertit un ensemble de photons arrivant aux ports d'entrée dans un second ensemble quittant via une série de ports de sortie. La tâche du réseau linéaire optique quantique est d'élaborer la probabilité qu'une certaine configuration d'entrée conduira à un certain résultat.

Cette méthode plutôt simple et pourtant rigoureuse au niveau mathématique pour une certification fiable d'un large éventail de simulateurs quantiques photoniques a été développée sur cette base. Les scientifiques ont déduit la limite inférieure de fidélité pour les états multi-bosons et introduit la notion de «nullifiers» (ou élément de nullité) d'état non gaussien.

À ce jour, la plupart des efforts ont porté sur la réalisation des technologies quantiques alors que la certification n'a reçu que peu d'attention. Malgré les personnalisations pour les appareils optiques, la méthode REQ pourrait ouvrir la voie pour prouver que les services quantiques répondent à leurs prétentions.

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Mots-clés

Contrôle qualité, simulateur quantique, systèmes à n corps, ordinateur quantique, méthode de certification