Les cristaux temporels pourraient ouvrir la porte à un nouvel avenir radical pour les ordinateurs quantiques : ScienceAlert

Le chemin vers la suprématie quantique est compliqué par un défi imaginatif : comment tenir un nuage sans changer sa forme ?

La solution potentielle semble aussi fantaisiste que le problème lui-même. Vous pouvez faire danser le nuage au fur et à mesure qu’il se déplace, au rythme d’une substance unique connue sous le nom de Time Crystal.

Krzysztof Giergiel et Krzysztof Sacha de l’Université Jagellonne en Pologne et Peter Hannaford de l’Université de technologie de Swinburne en Australie suggèrent qu’un nouveau type de circuit « temporel » pourrait être à la hauteur de la tâche de préserver les états mystérieux des qubits lorsqu’ils traversent les tempêtes. de l’univers. Logique quantique.

Contrairement aux descriptions d’objets ayant des positions et des mouvements clairement définis, la perspective quantique d’une même particule décrit des caractéristiques telles que sa position, son élan et sa rotation comme un flou de possibilités.

Ce « nuage » de possibilités est mieux compris lorsqu’il est isolé. Une fois qu’une particule interagit avec son environnement, sa répartition de probabilité change comme les chances d’un coureur de remporter le 100 mètres aux Jeux Olympiques, jusqu’à ce qu’à la fin un seul résultat soit observé.

Tout comme un ordinateur classique peut utiliser les états binaires des particules comme interrupteurs « marche-arrêt » dans les portes logiques, les ordinateurs quantiques pourraient théoriquement exploiter la propagation de l’incertitude dans la particule pour résoudre rapidement leurs propres types d’algorithmes, dont beaucoup seraient peu pratiques. voire impossible à résoudre à l’ancienne.

Le défi consiste à maintenir ce nuage quantique de possibilités – appelé qubits – le plus longtemps possible. Chaque choc, chaque brise électromagnétique entraîne un risque croissant d’erreurs de calcul.

Les ordinateurs quantiques pratiques nécessitent des centaines, voire des milliers de qubits, pour rester intacts pendant de longues périodes, ce qui fait d’un système à grande échelle un énorme défi.

Les chercheurs ont cherché diverses façons de rendre l’informatique quantique plus puissante, soit en verrouillant des qubits individuels pour les protéger de la perte de cohérence, soit en construisant des filets de sécurité autour d’eux.

Aujourd’hui, les physiciens Gergel, Sasha et Hannaford ont décrit une nouvelle approche qui transforme les ordinateurs quantiques en une symphonie de qubits guidée par le bâton d’un type de chef d’orchestre très étrange.

Les cristaux temporels sont des matériaux qui se transforment selon des motifs répétitifs au fil du temps. Considérées comme exotiques il y a un peu plus de dix ans, des versions de ces systèmes « chronométrés » ont depuis été développées en utilisant un léger coup de pouce d’un laser et des amas d’atomes très froids, où des éclats de lumière envoient des particules dans des fluctuations périodiques qui défient le timing laser.

En papier Disponible sur le serveur de pré-évaluation arXiv, le trio de physiciens propose d’utiliser la périodicité unique du cristal temporel comme base pour un nouveau type de circuit « électronique temporelle ». Cette périodicité est utilisée pour diriger les micro-ondes vers un grand nombre de qubits chargés d’informations et peut contribuer à réduire les collisions accidentelles responsables de nombreuses erreurs.

Un tel circuit temporel de qubits à la dérive constante permettrait de diriger facilement n’importe quelle particule informatique vers un autre chemin, enchevêtrant leur potentiel quantique de manière utile plutôt que de renforcer les erreurs.

Bien que la proposition soit encore purement théorique, l’équipe a montré comment la physique des amas d’ions potassium refroidis à des températures quasi absolues et dirigés par une impulsion laser peut fournir un « orchestre » pour valser les qubits.

Traduire l’idée en un ordinateur quantique pratique à grande échelle nécessitera des années d’innovation et d’expérimentation, si l’idée réussit.

Mais maintenant que nous savons qu’au moins certains types de cristaux temporels existent et peuvent être utilisés à des fins pratiques, le défi de transporter un nuage n’est peut-être pas une tâche si compliquée après tout.

Cette étude est disponible sur le serveur de pré-révision arksif.