Créer un ordinateur quantique suffisamment puissant pour résoudre des problèmes que nous ne pouvons pas résoudre avec les ordinateurs actuels reste un défi majeur pour les physiciens quantiques. Un simulateur quantique fonctionnant correctement – un style spécifique d’ordinateur quantique – pourrait conduire à de nouvelles découvertes sur le fonctionnement du monde aux in addition petites échelles. La scientifique quantique Natalia Chepiga de l'Université de technologie de Delft a élaboré un tutorial sur la façon de mettre à niveau ces equipment afin qu'elles puissent simuler des systèmes quantiques encore in addition complexes. L’étude est maintenant publiée dans Actual physical Evaluate Letters.
« La création d'ordinateurs quantiques et de simulateurs quantiques utiles est aujourd'hui l'un des sujets les furthermore importants et les as well as débattus de la science quantique, avec le potentiel de révolutionner la société », déclare la chercheuse Natalia Chepiga. Les simulateurs quantiques sont un form d'ordinateur quantique, explique Chepiga : « Les simulateurs quantiques sont destinés à résoudre les problèmes ouverts de la physique quantique afin de pousser davantage notre compréhension de la mother nature. Les ordinateurs quantiques auront de nombreuses programs dans divers domaines de la vie sociale, par exemple dans les finances, cryptage et stockage des données.
Volant
« Un ingrédient clé d'un simulateur quantique utile est la possibilité de le contrôler ou de le manipuler », explique Chepiga. « Imaginez une voiture sans volant. Elle ne peut qu'avancer mais ne peut pas tourner. Est-ce utile ? Seulement s'il faut aller dans une route particulière, sinon la réponse sera 'non ! '. Si nous voulons créer un système quantique ordinateur qui sera capable de découvrir de nouveaux phénomènes physiques dans un avenir proche, nous devons construire un « volant » pour nous adapter à ce qui semble intéressant. Dans mon short article, je suggest un protocole qui crée un simulateur quantique entièrement contrôlable.
Recette
Le protocole est une recette : un ensemble d'ingrédients qu'un simulateur quantique devrait pouvoir régler. Dans la configuration conventionnelle d’un simulateur quantique, les atomes de rubidium (Rb) ou de césium (Cs) sont ciblés par un seul laser. En conséquence, ces particules absorberont des électrons et deviendront ainsi additionally énergétiques ils deviennent excités. « Je montre que si nous utilisions deux lasers de fréquences ou de couleurs différentes, excitant ainsi ces atomes dans des états différents, nous pourrions régler les simulateurs quantiques sur de nombreux paramètres différents », explique Chepiga.
Le protocole offre une dimension supplémentaire de ce qui peut être simulé. « Imaginez que vous n'avez vu un cube que sous forme d'esquisse sur une feuille de papier plate, mais que vous obtenez maintenant un véritable cube 3D que vous pouvez toucher, faire pivoter et explorer de différentes manières », poursuit Chepiga. « En théorie, nous pouvons ajouter encore as well as de proportions en introduisant davantage de lasers. »
Simuler de nombreuses particules
« Le comportement collectif d'un système quantique comportant de nombreuses particules est extrêmement difficile à simuler », explique Chepiga. « Au-delà de quelques dizaines de particules, la modélisation avec notre ordinateur habituel ou un supercalculateur doit s'appuyer sur des approximations. » Lorsque l’on prend en compte l’interaction d’un additionally grand nombre de particules, la température et le mouvement, l’ordinateur a tout simplement trop de calculs à effectuer.
Les simulateurs quantiques sont composés de particules quantiques, ce qui signifie que les composants sont intriqués. « L'intrication est une sorte d'facts mutuelle que les particules quantiques partagent entre elles. C'est une propriété intrinsèque du simulateur et permet donc de surmonter ce goulot d'étranglement informatique. »
