⚛️ Même les ordinateurs quantiques ne peuvent pas résoudre ce problème calculatoire

Les ordinateurs quantiques promettent de révolutionner notre capacité à résoudre des problèmes grâce à leurs propriétés uniques. Pourtant, une équipe de chercheurs vient de découvrir une tâche informatisable qui semble impossible dans un délai raisonnable même pour ces machines.

Les bits quantiques, ou qubits, exploitent des phénomènes physiques particuliers comme la superposition et l'intrication pour traiter simultanément de nombreuses possibilités. Cette capacité leur permet d'effectuer des calculs exponentiellement plus rapides que les ordinateurs classiques pour certaines applications.


Cependant, Thomas Schuster du California Institute of Technology et son équipe ont identifié un problème spécifique que même les ordinateurs quantiques peinent à résoudre dans un temps raisonnable.

Le problème en question

Dans le monde quantique, la matière peut exister dans différents états appelés phases, qui se manifestent à des températures extrêmement basses proches du zéro absolu. Ces phases sont régies par les lois de la mécanique quantique et présentent des propriétés surprenantes, comme les phases topologiques où la matière s'organise selon des motifs géométriques particuliers.

Les chercheurs expliquent que la mécanique quantique a révélé des phases de matière entièrement nouvelles, dont l'identification et la caractérisation présentent un intérêt fondamental pour la physique et les sciences de l'information.

L'étude démontre que le temps de calcul nécessaire pour reconnaître ces phases augmente de manière exponentielle avec la portée des corrélations, une mesure qui décrit la distance sur laquelle les propriétés d'un système quantique restent liées. Un problème qui semble conçu pour être résolu par un ordinateur quantique.

Pourtant, lorsque cette portée dépasse certaines valeurs, le temps de calcul devient tellement important que la tâche devient pratiquement impossible à résoudre, même pour les ordinateurs quantiques les plus performants. Cette difficulté s'applique à une large classe de phases quantiques.

Ces résultats montrent que certaines propriétés fondamentales de l'Univers pourraient posséder des limites intrinsèques dans le domaine calculatoire.

Les chercheurs soulignent que leur travail doit être considéré comme une étude dans le pire des cas: il existe des états quantiques dont la phase est parfaitement définie, mais impossible à reconnaître efficacement par des moyens expérimentaux, conventionnels comme quantiques. Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives sur la nature même de l'observation physique et ses limitations potentielles.