Le premier simulateur quantique numérique!
Les phénomènes physiques sont souvent décrits par des équations bien trop compliquées à résoudre, aussi les physiciens utilisent des simulations informatiques pour obtenir des solutions. Cette méthode est inapplicable aux systèmes quantiques, car les ordinateurs classiques ne sont pas assez puissants. En effet, le nombre de paramètres et d'équations qui décrivent un état quantique et sa dynamique augmentent de manière exponentielle avec le nombre de particules impliquées. Les scientifiques du projet UQSI («Universal quantum simulation with trapped ions») ont exploré une autre méthode. Ils ont construit un système quantique extrêmement contrôlable et capable d'effectuer les simulations. Il utilise une chaîne de 6 ions calcium. La description mathématique du phénomène à étudier est programmée via des impulsions laser, les ions se chargeant des calculs quantiques. Les ions calcium, refroidis à très basse température et piégés électriquement, ont porté les bits quantiques (qubits). Ces qubits ont servi à coder l'état initial du système à étudier. Les chercheurs ont évalué sa dynamique via une séquence de 100 portes quantiques. Ils ont simulé efficacement l'évolution complète dans le temps des particules en interaction, qui modélisent le magnétisme et présentent une dynamique très riche. Autre avantage, il est possible de programmer le simulateur quantique USQI afin de simuler un système physique. Des chercheurs de l'académie autrichienne des sciences à Innsbruck travaillent à la prochaine génération de simulations quantiques, utilisant jusqu'à 50 ions calcium avec le simulateur d'USQI. Les travaux du projet USQI ont été publiés en ligne par la revue Science(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et présentés lors de plusieurs conférences internationales.
Mots‑clés
Simulateur quantique universel, phénomène physique, modèle, système quantique, ordinateur, dynamique, ions calcium, laser, bits quantiques, portes
