Un ancien démon de la physique pourrait être l'avenir de l'informatique quantique

Le domaine de l'informatique quantique est à un point d'inflexion. Le passé hante ceux qui craignent un autre hiver quantique – une période où la recherche meurt de négligence alors que le financement se refroidit. Cependant, il existe un club officieux plein d’optimistes qui, littéralement, sont prêts à s’attaquer aux démons du quantum.

Une équipe de chercheurs de Penn State vient de réaliser une expérience de pensée célèbre dans le monde physique appelé le démon de Maxwell. C'est un gros problème pour les ordinateurs quantiques. Cela pourrait aider à résoudre l'un des plus gros problèmes de l'informatique quantique: l'Entropie, sous la forme de qubits bruyants.

Vous pouvez lire notre guide pour comprendre les bases de l'informatique quantique ici .

En 1867, le physicien de renom James Maxwell proposa une expérience de pensée où les atomes étaient piégés dans une boîte avec une porte les séparant sur deux côtés. Les atomes dans la boîte étaient soit en mouvement rapide, soit en mouvement lent, donc chaud ou froid. Il a imaginé un démon capable d'ouvrir la porte et de ne laisser passer que certains atomes. En contrôlant la température de la boîte en abaissant l'entropie des atomes mélangés, le démon pourrait créer de l'énergie sans en dépenser.

Les scientifiques pensaient que cela contredisait la deuxième loi de la thermodynamique (l'entropie totale d'un système isolé ne peut jamais diminuer) au fil du temps) et était impossible. Entrez Penn State.

David Weiss, professeur de physique à Penn State et le chef de l'équipe de recherche a déclaré :

Des travaux ultérieurs ont montré que le démon ne viole pas la deuxième loi et par la suite, de nombreuses tentatives ont été faites pour concevoir des systèmes expérimentaux qui se comportent comme le démon. Il y a eu quelques succès à de très petites échelles, mais nous avons créé un système dans lequel nous pouvons manipuler un grand nombre d'atomes, en les organisant de manière à réduire l'entropie du système, tout comme le démon.

L'équipe accomplie ceci en utilisant des lasers pour piéger et arranger des atomes sur une grille tridimensionnelle 5x5x5. Une fois piégés, les scientifiques contrôlaient les atomes en ajustant la polarité des pièges. Les atomes sont alors sur-refroidis, ce qui permet aux scientifiques de contenir l'entropie du système. Essentiellement, cela fonctionne autour du problème du bruit.

La vision de Maxwell d'un démon capable de réduire l'entropie d'un système isolé est arrivée près de 100 ans avant l'invention du laser.

Et ce n'est pas la seule bonne nouvelle pour le quantum les amoureux à accrocher leurs chapeaux. Si l’hiver arrive, il va surprendre beaucoup de personnes investies. Démarrage de l'informatique quantique Rigetti vient de dévoiler un ordinateur de 128 qubits et une nouvelle plate-forme de calcul quantique hybride .

TNW PDG du démarrage de l'informatique quantique Strangeworks l'un des partenaires de développement de Rigetti sur le système de cloud hybride. Il a déclaré à TNW que son entreprise était ravie de travailler avec Rigetti car, à sa connaissance, ce projet était le seul dédié à combiner des systèmes quantiques et classiques et à fournir aux développeurs un accès cloud à ces machines hybrides.

He a également déclaré qu'il était optimiste quant à l'avenir, mais conscient que l'hyperbole excessive pourrait potentiellement contribuer à un autre hiver quantique. Parler de «suprématie quantique» rend les experts du domaine, comme Whurley, un peu mal à l'aise. Il a dit à TNW:

Je ris quand les gens parlent de la suprématie quantique. Les ordinateurs quantiques ne fonctionnent pas sans être attachés à un ordinateur classique, comment peuvent-ils être suprêmes?

La suprématie quantique est l'idée qu'un ordinateur quantique sera capable de faire n'importe quelle tâche mieux qu'un ordinateur classique . Beaucoup d’experts, y compris Whurley, ont le sentiment que c’est un moyen à court terme de voir les choses. La plupart des discussions entourant la «suprématie» sont basées sur des spéculations liées à des critères arbitraires tels que la quantité de qubits que les chercheurs peuvent intégrer dans un système quantique.

Whurley a poursuivi:

des qubits, nous aurons des systèmes quantiques utiles. »De quel type de qubits parlons-nous? … L’ajout d’un autre qubit n’est pas la partie la plus difficile, c’est l’ajout d’un autre qubit et le traitement du bruit. Le prochain «point de sauvegarde» du cheminement de l'humanité vers des systèmes informatiques quantiques utiles est de les mettre entre les mains des développeurs. Avec la technologie actuelle, vous devez être physicien pour faire fonctionner un ordinateur quantique.

La conquête par l'État du démon de Maxwell est un pas de géant vers cet objectif.