La mécanique classique aide à contrôler les ordinateurs quantiques – ScienceDaily

La technologie Quantum est considérée comme une technologie importante orientée vers l'avenir: plus petite, plus rapide et plus performante que l'électronique conventionnelle. Cependant, l'exploitation des effets quantiques est difficile parce que les plus petits blocs de construction de la nature ont des propriétés tout à fait distinctes de celles que nous connaissons de notre monde quotidien. Une équipe internationale de chercheurs a maintenant réussi à extraire une manipulation tolérante aux fautes de quanta par un effet de la mécanique classique.

La motion d'une raquette de tennis dans l'air peut aider à prédire le comportement des quanta. «L'utilisation d'une analogie de la physique classique nous aide à concevoir et à illustrer plus efficacement les éléments de contrôle des phénomènes dans le monde quantique», rapporte Stefan Glaser, professeur au Département de chimie de l'Université technique de Munich (TUM).

"Contrôler les propriétés des quanta et les utiliser dans les processus techniques s'est avéré difficile jusqu'à présent parce que les quanta adhèrent à leurs propres lois, qui dépassent souvent notre imagination", explique le scientifique. "Les applications possibles telles que les réseaux sécurisés, les équipements de mesure très sensibles et les ordinateurs quantiques ultra-minces en sont encore à leur enfance"

Quanta sous contrôle

«Utiliser des effets quantiques d'une manière technique en influençant le comportement des particules à travers les champs électromagnétiques exigeait les méthodes les plus rapides possibles pour développer des séquences de contrôle tolérantes aux pannes», explique Glaser. "À ce jour, la plupart des méthodes s'appuient sur des processus informatiques très complexes."

En collaboration avec une équipe internationale de physiciens, de chimistes et de mathématiciens, le chercheur a découvert une approche inattendue, prometteuse et nouvelle: en utilisant l'effet de raquette de tennis, un phénomène bien connu en mécanique classique, l'altération constante du spin of Quanta par des commandes de commande électromagnétique peuvent être visualisés.

Raquette de tennis en mouvement

L'effet de la raquette de tennis décrit ce qui se passe quand on lance une raquette de tennis dans l'air en donnant une rotation autour d'un axe. Quand on tourne la raquette autour de son axe transversal, un effet surprenant apparaît: en plus de la rotation prévue de 360 ​​degrés autour de son axe transversal, la raquette effectuera presque toujours un basculement inattendu de 180 degrés autour de son axe longitudinal. Lorsque la raquette est prise, le côté inférieur initial sera vers le haut.

«Responsables de cet effet sont de minuscules écarts et perturbations au cours du lancer et les différents moments d'inertie le long des trois axes d'un corps asymétrique. L'effet peut également être observé en jetant un livre ou un téléphone cellulaire dans l'air – pour Une bonne mesure sur une literie douce – au lieu d'une raquette de tennis », élucide Glaser. Les axes les plus longs et les plus courts sont stables. Cependant, l'axe intermédiaire, dans le cas d'une raquette de tennis, l'axe transversal, est instable et même des agitations minuscules déclenchent de manière fiable une rotation supplémentaire de 180 degrés.

Quanta en mouvement

Quanta possède également un moment angulaire, appelé spin. Cela peut être influencé par l'application d'un champ électromagnétique. "Le but de cette technique quantique est de changer l'orientation du spin de manière ciblée, réduisant ainsi les erreurs causées par de petites perturbations", explique Glaser.

"L'analogie mathématique découverte entre les propriétés géométriques de la physique classique concernant les objets en rotation libre et le contrôle des phénomènes quantiques peut maintenant être utilisée pour optimiser le contrôle électromagnétique des états quantiques", résume le co-auteur Prof. Dominique Sugny. Aussi bien qu'à l'Université française de Bourgogne, les scientifiques travaillent comme Fellow Hans Fischer à l'Institute for Advanced Study de TUM.

Nouveaux modèles robustes

En utilisant les mesures du spin nucléaire, l'équipe pourrait démontrer expérimentalement que l'effet de la raquette de tennis améliore vraiment la robustesse des séquences de diffusion. Ils ont maintenant publié leurs résultats dans la revue " Scientific Reports ."

"Sur la base de ces résultats de recherche, nous pouvons maintenant développer des modèles mathématiques plus efficaces qui permettent d'éviter des erreurs lors du contrôle des processeurs quantiques", ajoute Glaser. "S'appuyant sur le phénomène bien compris de la physique classique, nous pouvons non seulement visualiser le développement de séquences de contrôle fiables dans la technologie quantique, mais aussi les accélérer de manière significative".

Lire la suite (en anglais)

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