Le détournement de l'intrication est un phénomène exotique en science de l'information quantique, décrivant la possibilité d'extraire l'intrication d'un système de ressources sans modifier son état quantique. Dans ce contexte, les systèmes de ressources jouent le rôle d'un catalyseur, permettant une transition d'état qui serait autrement impossible, sans être consommée dans le processus. Pour que le détournement de l'enchevêtrement soit possible, l'état de ressource doit être très enchevêtré.
Le terme «détournement de fonds universel» fait référence à l'idée d'un système quantique bipartite où chaque État est suffisamment enchevêtré pour rendre le détournement possible. Jusqu'à présent, il semblait très discutable que des systèmes physiques présentant des propriétés d'intrication aussi fortes pourraient exister en premier lieu.
Pourtant, des chercheurs de l'Université de Leibniz Hanovre ont maintenant montré que le détournement universel émerge dans toutes les chaînes de fermions critiques, ce qui signifie des systèmes de fermion unidimensionnel lors de transitions de phase quantique. Tandis que leur article, publié dans Physique de la natureest simplement théorique, il pourrait ouvrir de nouvelles possibilités pour l'étude de la physique à plusieurs corps et pour le développement de technologies quantiques.
« Nous avons récemment montré que le phénomène universel de détournement de fonds apparaît dans les champs quantiques relativistes », a déclaré à Issues.fr Alexander Stottmeister, co-auteur du journal. « Cependant, après divers conférences, des collègues ont demandé une information quantique ou un contexte physique à plusieurs corps, que cela préfère montrer que quelque chose était en contradiction dans la théorie des champs quantiques, et si les systèmes non relalatistiques pouvaient également présenter ce phénomène.
« Ainsi, nous sommes devenus curieux de savoir si le détournement universel est en fait abondant et, par exemple, se matérialise également dans le cadre plus simple des chaînes de spin dans la physique à plusieurs corps. »
S'appuyant sur leurs études antérieures, Stottmeister et ses collègues ont décidé d'explorer la possibilité que les chaînes de spin critiques présentent toujours un détournement universel. Dans le cadre de leur étude récente, ils ont démontré que cela pouvait être le cas et a montré que cette propriété pouvait naturellement émerger dans les systèmes de fermion critiques.
« Bien que nos travaux montrent que les chaînes de spin critiques peuvent détourner l'intrication, elle ne fournit pas de recette pour le faire », a expliqué Lauritz van Luijk, co-auteur du journal. « Dans les travaux en cours, nous décrivons des protocoles explicites qui n'utilisent qu'une certaine classe d'opérations, appelés opérations gaussiennes, qui sont en principe plus faciles à mettre en œuvre. »
Les chercheurs ont d'abord commencé leur exploration du détournement universel en se concentrant sur la limite thermodynamique. Cela signifie essentiellement que, plutôt que de considérer les systèmes grands mais finis, ils ont travaillé directement avec des systèmes quantiques infinis (c'est-à-dire en supposant que les systèmes ont un nombre infini de particules ou de degrés de liberté).
« Dans l'article, nous montrons que les sous-systèmes correspondant aux demi-chaînes gauche et droite dans la limite thermodynamique satisfont un ensemble de critères, que nous avons montrés dans les travaux précédents, correspondent à des systèmes quantiques de détournement universels », a déclaré Van Luijk. « Enfin, nous démontrons que la propriété universelle du détournement de fonds n'est pas exclusive à la limite thermodynamique, mais qu'elle émerge déjà dans des systèmes de fermion grands mais finis. »
Le récent travail théorique de Stottmeister, Van Luijk et leur collègue Henrik Wilming suggèrent que le détournement de travail quantique universel pourrait être une caractéristique robuste de systèmes physiques bien connus. En particulier, il montre que les systèmes critiques à plusieurs corps fermioniques pourraient naturellement agir comme des détournements de fonds.
« Nous avons montré que toutes les chaînes de spin critiques, décrivant les points critiques des transitions de phase quantique, qui sont invariants de la traduction et peuvent être décrites efficacement par des fermions non interagissants montrent le phénomène universel de détournement de détournement », a déclaré Wilming, co-auteur de l'article. « Cela comprend un large ensemble de modèles bien connus et montre que ces modèles ont des propriétés d'enchevêtrement beaucoup plus fortes que celle précédemment connu. »
Notamment, les chercheurs ont montré que le détournement de fonds pourrait également survivre sous une forme approximative dans les systèmes finis, ce n'est donc pas une construction théorique qui ne se présente que dans des modèles infinis idéaux, mais pourrait également émerger dans des systèmes quantiques réels et finis. Dans leurs prochaines études, ils espèrent évaluer davantage la validité de leur théorie.
« Un plan consiste à déterminer si nos résultats sont toujours vrais si nous ne nécessitons pas de description efficace en termes de fermions non interagissants », a ajouté Wilming. « À cet égard, il serait également intéressant de savoir si le phénomène de détournement de fonds persiste en présence de troubles. Un autre est de voir si des systèmes critiques pourraient également montrer une forme de détournement de détournement qui implique plus de deux au lieu de seulement deux parties.
« Nous avons montré que ce dernier est en principe possible, mais nous n'avons pas trouvé de modèle physique naturel qui le permet. »
Écrit pour vous par notre auteur Ingrid Fadelli, édité par Lisa Lock, et vérifié et révisé par Robert Egan – cet article est le résultat d'un travail humain minutieux. Nous comptons sur des lecteurs comme vous pour garder le journalisme scientifique indépendant en vie. Si ce rapport vous importe, veuillez considérer un don (surtout mensuel). Vous obtiendrez un sans publicité compte comme un remerciement.
