Comprendre le caractère aléatoire est crucial dans de nombreux domaines. De l'informatique et de l'ingénierie à la cryptographie et à la prévision météorologique, l'étude et l'interprétation de l'aléatoire nous aident à simuler des phénomènes du monde réel, des algorithmes de conception et prédire les résultats dans des situations incertaines.
L'aléatoire est également important dans l'informatique quantique, mais la générer implique généralement un grand nombre d'opérations. Cependant, Thomas Schuster et ses collègues du California Institute of Technology ont démontré que les ordinateurs quantiques peuvent produire un aléatoire beaucoup plus facilement qu'on ne le pensait auparavant.
Et c'est une bonne nouvelle parce que la recherche pourrait ouvrir la voie à des ordinateurs quantiques plus rapides et plus efficaces.
Mélange dans le monde quantique
Contrairement aux ordinateurs classiques qui codent pour les informations en « bits » (zéros ou les), l'unité de base de l'information dans l'informatique quantique est le bit quantique ou le qubit. La disposition ou le mélange de ces qubits dans des configurations aléatoires est une façon dont les scientifiques ont démontré comment les ordinateurs quantiques peuvent surpasser les scientifiques classiques. Il est connu comme l'avantage quantique.
Les Qubits mélangeant, c'est un peu comme mélanger un paquet de cartes à jouer. Plus vous ajoutez, plus il devient difficile et plus le processus prend longtemps.
De plus, plus vous mélangez dans le monde quantique, plus les chances de ruiner l'état quantique délicat de chaque qubit. Pour cette raison, on pensait que seuls les petits ordinateurs quantiques pouvaient gérer des applications qui reposaient sur le hasard.
Ce que l'équipe du California Institute of Technology a fait, c'est montrer que ces configurations de qubit aléatoires peuvent être produites avec moins de mélanges. Alors, comment l'ont-ils fait?
Ils ont imaginé diviser un groupe de qubits en blocs plus petits, puis ont prouvé mathématiquement que chaque bloc pouvait générer un hasard.
Décrivant leurs recherches dans un article en Sciencel'équipe a montré comment ces blocs de qubit plus petits pouvaient être « collés » ensemble pour créer une version bien réprimée de la séquence Qubit d'origine.
En conséquence, il peut être possible d'utiliser des séquences de qubit disposées au hasard sur des systèmes quantiques plus grands. Cela signifie qu'il pourrait être plus facile de créer des ordinateurs quantiques plus puissants pour des tâches telles que la cryptographie, les simulations et une multitude d'autres applications du monde réel.
Implications plus profondes
Les chercheurs croient également que leurs résultats indiquent quelque chose de plus profond. À savoir, il peut y avoir des limites fondamentales à ce que nous pouvons observer dans la nature car les systèmes quantiques masquent les informations incroyablement rapidement.
« Nos résultats montrent que plusieurs propriétés physiques fondamentales – le temps d'évolution, les phases de la matière et la structure causale – sont probablement difficiles à apprendre à travers des expériences quantiques conventionnelles. Cela soulève des questions profondes sur la nature de l'observation physique elle-même. »
Écrit pour vous par notre auteur Paul Arnold, édité par Andrew Zinin – 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.
