La dernière percée dans le domaine de l’informatique quantique pourrait ouvrir la voie à des simulations complexes qui nous renseignent sur les premiers instants de l’univers et plus encore.
Une équipe de chercheurs de l’Université de Waterloo, au Canada, prétend avoir réalisé la toute première simulation de baryons (un type très complexe de particule subatomique) sur un ordinateur quantique.
Pour atteindre cet objectif, les chercheurs ont associé un ordinateur traditionnel à une machine quantique dans le nuage, et développé à partir de zéro un algorithme quantique suffisamment économe en ressources pour permettre au système d’assumer la charge de travail.
Jusqu’à présent, les ordinateurs n’étaient capables de simuler que les éléments composites des baryons (qui sont constitués de trois quarks), mais les document de recherche montre qu’il est possible d’effectuer des simulations quantiques détaillées avec de nombreux baryons.
Bien que la science soit complexe, la signification générale est la suivante : les scientifiques seront capables de simuler des aspects de la physique complètement hors de portée des supercalculateurs.
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Simulations quantiques complexes
Selon les chercheurs, cette percée représente une étape décisive vers le dépassement des limites de l’informatique classique et la réalisation du potentiel énorme des ordinateurs quantiques.
« C’est un pas en avant important – c’est la première simulation de baryone sur un ordinateur quantique », a déclaré Christine Muschik, membre du corps professoral de l’Institute for Quantum Computing (IQC). « Au lieu de briser des particules dans un accélérateur, un ordinateur quantique nous permettra peut-être un jour de simuler ces interactions que nous utilisons pour étudier les origines de l’univers et bien plus encore. »
Plus précisément, les chercheurs seront en mesure de simuler des théories de jauge sur réseau complexes, qui décrivent la physique de la réalité. Les théories de jauge dites non abéliennes seraient des candidats particulièrement intéressants pour la simulation quantique, car elles concernent la stabilité de la matière dans l’univers.
Alors que les ordinateurs traditionnels les plus puissants sont capables de simuler de simples théories de jauge non abéliennes, seul un ordinateur quantique (comme cela a maintenant été prouvé) peut effectuer les simulations complexes nécessaires pour dévoiler le fonctionnement interne de l’univers.
«Ce qui est excitant pour nous avec ces résultats, c’est que la théorie peut être rendue beaucoup plus compliquée, a ajouté Jinglei Zhang, un autre chercheur à l’IQC. « Nous pouvons envisager de simuler la matière à des densités plus élevées, ce qui dépasse les capacités des ordinateurs classiques. »
