Un problème pour ordinateur quantique d'IBM résolu par... un simple smartphone ? 💾

Les ordinateurs quantiques sont censés révolutionner le calcul scientifique, mais des chercheurs ont récemment montré qu'un ordinateur classique pouvait parfois les surpasser. En utilisant des modèles mathématiques avancés, une équipe a résolu un problème complexe de physique quantique, initialement pensé comme inaccessible sans un ordinateur classique.


La clé de ce succès réside dans un phénomène appelé "confinement", qui restreint la propagation des effets d'intrication dans le système. Cette découverte, publiée dans Physical Review Letters, apporte un nouvel éclairage sur la frontière floue entre les performances des ordinateurs classiques et celles des ordinateurs quantiques.

Joseph Tindall, chercheur au Flatiron Institute, et son équipe ont étudié un modèle de spins magnétiques dans un réseau bidimensionnel. Dans ce modèle, chaque "spin" agit comme un minuscule aimant pouvant pointer vers le haut ou vers le bas, ou même être en superposition des deux états. Quand un champ magnétique est appliqué, les spins commencent à interagir entre eux, produisant une intrication, c'est-à-dire un lien quantique entre leurs états.

Cependant, Tindall a observé que cette intrication restait limitée à de petits groupes de spins voisins, au lieu de se propager dans tout le système. Ce confinement freine la complexité du calcul, rendant possible sa résolution par un ordinateur classique. Cette simplification inattendue est le fruit de l'architecture spécifique du système, qui canalise les effets d'intrication de manière localisée.

IBM avait conçu un problème de simulation magnétique complexe pour mettre à l'épreuve ses ordinateurs quantiques. Selon leurs chercheurs, ce calcul aurait dû être irréalisable pour un ordinateur classique. Mais en deux semaines, Tindall a prouvé qu'il pouvait y arriver avec un modèle classique, et même avec les capacités d'un smartphone.

Son approche repose sur des techniques classiques qui, bien que connues, sont rarement appliquées en simulation quantique. Grâce à un assemblage ingénieux de méthodes, Tindall a montré que le confinement de l'intrication simplifiait le problème au point d'être solvable sans technologies quantiques.

Le confinement, dans ce contexte, fonctionne de manière similaire au confinement des quarks en physique des particules. Cela signifie que les spins du système restent majoritairement orientés de manière ordonnée et ne deviennent pas chaotiques. Ce comportement, loin de ce qui est attendu pour un système quantique "libre", limite l'intrication et réduit ainsi la complexité du calcul.

Cette découverte ouvre des perspectives pour évaluer là où les ordinateurs quantiques pourraient vraiment surpasser les classiques.

Les algorithmes développés par Tindall et ses collègues pourraient ainsi devenir des outils de référence pour les expérimentations futures. Cette étude représente un pas en avant pour tracer plus clairement la limite entre les capacités des ordinateurs classiques et quantiques.