Quatre chercheurs de Riken ont utilisé deux petits ordinateurs quantiques pour simuler des informations quantiques enrouillant, un processus important d'information quantique. Cette réalisation illustre une application potentielle des futurs ordinateurs quantiques. Les résultats sont publiés dans Recherche d'examen physique.
Toujours à leurs balbutiements, les ordinateurs quantiques ne font que commencer à être utilisés pour les applications. Mais ils promettent de révolutionner l'informatique lorsqu'ils deviennent une technologie mature.
Une application possible pour les ordinateurs quantiques est de simuler la brouillage des informations quantiques – un phénomène clé qui implique la propagation des informations dans les systèmes quantiques allant des métaux étranges aux trous noirs.
Après avoir encodé des informations dans une partie d'un système quantique, il se dilue au fil du temps à travers divers processus. Finalement, il se propage sur l'ensemble du système.
Les informations originales ne sont pas perdues, mais elle est beaucoup plus difficile à reconstruire car vous avez besoin d'accéder à l'ensemble du système. Le Scrambler par excellence de l'information quantique est le trou noir, qui est le déchiqueteur ultime en ce qui concerne les informations quantiques.
Il est essentiel de comprendre comment les informations sur les informations sur les problèmes fondamentaux de la physique quantique.
« Le brouillage d'informations quantiques nous intéresse car nous pouvons l'utiliser pour faire des calculs supplémentaires, tels que les calculs de physique statistique », explique Kazuhiro Seki du Riken Center for Quantum Computing (RQC).
Une façon d'étudier le brouillage d'informations quantiques consiste à effectuer des simulations, ce qui est là que les ordinateurs quantiques peuvent aider, car ils sont mieux adaptés à de telles simulations que les ordinateurs conventionnels.
Maintenant, Seki et Seiji Yunoki, également de RQC, et deux collègues, ont utilisé deux ordinateurs quantiques avec 20 qubits – l'équivalent quantique des bits – pour simuler des circuits de brouillage d'information quantique.
Pour la simulation, les chercheurs ont utilisé des ordinateurs quantiques de pointe via le cloud, qui sont basés sur des qubits formés à partir d'ions piégés. Ils ont utilisé les ordinateurs quantiques pour effectuer trois simulations, ce qui comprenait la création d'un état brouillé et l'utiliser pour effectuer des calculs mécaniques statistiques quantiques.
Alors qu'un ordinateur conventionnel puissant aurait pu être utilisé pour effectuer la simulation, la complexité des simulations s'approche du domaine où les ordinateurs quantiques seront indispensables pour de tels calculs.
« Nous n'avons utilisé que 20 qubits pour mener les simulations dans cette étude », explique Yunoki. « Si nous pouvons utiliser plus de 50 qubits pour effectuer des calculs similaires, il peut être trop difficile pour un ordinateur classique à gérer. »
Un ordinateur quantique piégé et piégé a été installé à Riken en février 2025. « Nous espérons le mettre à niveau au cours des deux prochaines années, de sorte qu'il aura environ 50 qubits », note Yunoki.
