Cette simulation quantique révèle un changement de phase jamais vu auparavant.
Dans le cadre d’une percée étonnante, des chercheurs ont observé un changement de phase sans précédent dans un simulateur quantique, marquant une avancée majeure dans la compréhension des états de la matière dans une dimension.
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Découverte d’un changement de phase dans un simulateur quantique
Après des années de recherche, une équipe de l’Université du Maryland a réussi à observer un phénomène longtemps insaisissable : un changement de phase dans un simulateur quantique, transformant une chaîne d’atomes d’un état magnétique à un état non magnétique. Ce phénomène rare, observé pour la première fois en environnement contrôlé, offre de nouvelles perspectives sur les états fondamentaux de la matière. Cette découverte pourrait potentiellement ouvrir la voie à de nouvelles applications dans technologie quantum.
Détails de l’expérience
Alexander Schuckert et ses collègues ont utilisé champs électromagnétiques pour aligner 23 ions ytterbium dans une chaîne presque unidimensionnelle. Bien que cette configuration puisse être utilisée en informatique quantique, elle a été exploitée ici principalement à des fins de simulation. Les scientifiques ont ainsi créé un aimant unidimensionnel dans l’ytterbium, qui, selon les prédictions théoriques, devrait perdre son magnétisme sous l’effet de la chaleur due aux phénomènes quantiques. Ce procédé démontre la capacité des simulateurs quantiques à reproduire et étudier des phénomènes physiques complexes.
Surmonter les obstacles techniques
Simulateurs et ordinateurs quantiques fonctionnent normalement à des températures extrêmement basses, et les chauffer pour provoquer un changement de phase peut souvent provoquer des dysfonctionnements. Pour contourner ce problème, l’équipe a ajusté l’état quantique initial des atomes de sorte qu’au fil du temps, l’état collectif de l’aimant 1D changeait comme si sa température avait augmenté, révélant ainsi l’état quantique initial des atomes. transition de phase jamais observée précédemment. Cette approche inventive évite les complications associées au chauffage physique des composants.
Implications de la découverte
Ce succès est décrit comme exotique car, normalement, les chaînes d’atomes ne devraient pas subir de transitions de phase. Les chercheurs ont réussi à orchestrer cette transformation en permettant à chaque ion d’interagir avec d’autres situés à distance, même s’ils n’étaient pas en contact direct, induisant ainsi des comportements collectifs atypiques. Cette manipulation délicate des interactions quantiques pourrait conduire à des avancées significatives dans la manipulation de l’information quantique.
-Potentiel des simulateurs quantiques
LE simulateurs quantiquescomme celui utilisé dans cette expérience, pourrait permettre d’étudier des systèmes théoriques très rares, voire inexistants dans la nature. Ils pourraient également aider à expliquer les comportements électriques ou magnétiques étranges que certains matériaux présentent dans le monde réel. Ces appareils avancés s’ouvrent des perspectives fascinantes pour le développement de nouvelles technologies basées sur la physique quantique.
Vers des simulations à températures plus élevées
Actuellement, ces appareils se limitent à la modélisation de conditions de froid extrême, mais Schuckert estime que simulations à des températures plus élevées pourrait être possible d’ici cinq ans. Cela ouvrirait la voie à l’étude d’encore plus de systèmes existants et théoriques. La capacité de simuler des conditions plus variées augmenterait considérablement la pertinence et l’applicabilité des simulateurs quantiques dans la recherche et l’industrie.
Expansion future des capacités de simulation
En élargissant les capacités de ces simulateurs, par exemple en disposant les ions dans réseaux bidimensionnelspourrait débloquer de nouvelles physiques à explorer, selon Andrea Trombettoni de l’Université de Trieste en Italie. Cette avancée laisse entrevoir un horizon riche en découvertes pour la physique quantique. L’expansion des configurations expérimentales permettrait de modéliser des systèmes encore plus complexes et d’étudier leurs propriétés d’une manière nouvelle.
L’Irlande fait une découverte qui transcende les frontières de l’informatique quantique en remettant en question les fondements de la science
Cet article explore comment la découverte d’une transition de phase dans un simulateur quantique pourrait transformer notre compréhension des états de la matière et potentiellement révolutionner des domaines allant de la cryptographie à la médecine en passant par les technologies de l’information.
Source : Physique de la Nature
