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La mécanique quantique intrigue depuis plus d'un siècle. L'expérience de pensée du 'chat de Schrödinger' illustre un état de superposition quantique, où un chat est simultanément vivant et mort, dépendant de la désintégration d'un atome radioactif.
L'équipe du professeur Andrea Morello a utilisé un atome d'antimoine, bien plus complexe que les qubits standards, pour réaliser cette expérience. Publiée dans Nature Physics, cette recherche montre comment l'antimoine, avec ses huit directions de spin, offre une nouvelle perspective sur la superposition quantique.
Xi Yu, auteur principal, explique que l'antimoine permet une superposition à plus grande échelle, comparée à un chat ayant sept vies. Cette robustesse face aux erreurs est cruciale pour l'informatique quantique.
L'atome d'antimoine est intégré dans une puce quantique en silicium, une technologie prometteuse pour la scalabilité des ordinateurs quantiques. Cette avancée permet une meilleure détection et correction des erreurs, essentielle pour le développement de cette technologie.
Le professeur Morello souligne l'importance de cette découverte pour la correction d'erreurs quantiques, un enjeu majeur pour l'informatique quantique. Cette recherche est le fruit d'une collaboration internationale, combinant expertise théorique et expérimentale.
De gauche à droite: Benjamin Wilhelm, Xi Yu, Prof Andrea Morello, Dr. Danielle Holmes.
Crédit: UNSW Sydney
Cette étude marque une étape significative vers la réalisation d'ordinateurs quantiques fiables, en offrant une nouvelle méthode pour encoder et protéger l'information quantique contre les erreurs.
Qu'est-ce que la superposition quantique ?
La superposition quantique est un principe fondamental de la mécanique quantique, selon lequel une particule peut exister dans plusieurs états simultanément. Contrairement à la physique classique, où un objet a une position et un état définis, en mécanique quantique, une particule peut être dans un état de superposition, comme être à la fois 'ici' et 'là-bas'.Ce concept est illustré par l'expérience de pensée du chat de Schrödinger, où un chat est à la fois vivant et mort jusqu'à ce qu'une observation soit faite. La superposition quantique est essentielle pour comprendre les phénomènes quantiques et est à la base des technologies quantiques, comme les ordinateurs quantiques.
Dans le contexte de cette recherche, l'utilisation d'un atome d'antimoine permet de créer une superposition quantique à une échelle plus grande et plus complexe que les qubits traditionnels, ouvrant de nouvelles voies pour l'informatique quantique.
Comment fonctionne la correction d'erreurs quantiques ?
La correction d'erreurs quantiques est un ensemble de techniques visant à protéger l'information quantique contre les erreurs dues à la décohérence et au bruit quantique. Contrairement aux bits classiques, les qubits sont extrêmement sensibles à leur environnement, ce qui peut entraîner des erreurs dans les calculs quantiques.La correction d'erreurs quantiques repose sur l'encodage de l'information quantique de manière redondante, permettant de détecter et de corriger les erreurs sans perturber l'état quantique. Cela implique l'utilisation de codes quantiques, qui peuvent détecter des erreurs en mesurant des propriétés spécifiques des qubits sans les observer directement.
Dans cette recherche, l'utilisation d'un atome d'antimoine avec huit directions de spin offre une plus grande robustesse contre les erreurs, car il faut plusieurs erreurs consécutives pour altérer l'information quantique. Cela représente une avancée significative dans le développement de systèmes quantiques fiables.