Des cristaux temporels pour stabiliser les états fragiles des ordinateurs quantiques

Introduction

Les ordinateurs quantiques représentent une avancée révolutionnaire dans le domaine de la technologie de l’information. Ils promettent de résoudre des problèmes complexes à une vitesse vertigineuse en exploitant les principes de la mécanique quantique. Cependant, ces machines ne sont pas sans leurs défis. L’un des défis majeurs auxquels sont confrontés les chercheurs est la stabilisation des états quantiques fragiles. C’est là que les cristaux temporels entrent en jeu.

La controverse des cristaux temporels

L’idée des cristaux temporels a été théorisée pour la première fois par le lauréat du prix Nobel Frank Wilczek en 2012. Ces structures cristallines présentent la caractéristique intrigante de basculer entre deux configurations pour l’éternité sans aucun apport d’énergie, ce qui semble violer les lois de la physique. Initialement controversée, cette théorie a depuis été validée par plusieurs groupes de recherche, y compris à l’intérieur d’un ordinateur quantique.

Création d’un contrôle à l’aide de cristaux temporels

Biao Huang de l’Université des Sciences de l’Académie Chinoise et ses collègues ont conçu un type de bouton de contrôle pour leur ordinateur quantique en utilisant ce que l’on appelle un cristal temporel discret. Cette configuration oscillante suit un motif dans le temps, analogue aux motifs dans l’espace tridimensionnel que les atomes doivent adopter pour former des cristaux comme le sel de table.

Les qubits et l’analogie de Schrödinger

Les qubits dans cet ordinateur quantique sont constitués de minuscules circuits qui conduisent parfaitement l’électricité et peuvent être contrôlés avec des micro-ondes. Contrairement aux ordinateurs conventionnels où les bits ont soit une valeur de 1 soit de 0, ici, les états quantiques des qubits leur permettent d’être équivalents à 1 et 0 simultanément. Huang compare cela à l’expérience de pensée célèbre du chat de Schrödinger, qui est simultanément dans un état à la fois « mort » et « vivant » avant que son statut ne soit confirmé.

Stabilisation des états quantiques fragiles

Les chercheurs ont réussi à minimiser suffisamment les perturbations dans leur dispositif pour créer un état GHZ (Greenberger-Horne-Zeilinger) record comprenant 60 qubits. Cependant, pour prolonger la durée de vie de cet état, ils se sont tournés vers le cristal temporel discret. Ce dernier agit comme un abri pour protéger les états GHZ fragiles des perturbations externes.

Implications et applications pratiques

L’utilisation des cristaux temporels pour stabiliser les états quantiques fragiles ouvre la voie à de nombreuses applications pratiques dans le domaine de l’informatique quantique et des communications quantiques. Cette avancée technique représente un progrès significatif dans la réalisation de systèmes quantiques plus robustes et fonctionnels.

Conclusion

En conclusion, les cristaux temporels offrent une solution prometteuse pour stabiliser les états quantiques fragiles, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles avancées dans le domaine de l’informatique quantique. L’exploitation de ces structures cristallines dans les ordinateurs quantiques représente un domaine de recherche passionnant avec un potentiel révolutionnaire pour l’avenir de la technologie de l’information.

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