Si les objets en mouvement sont comme de l'eau de pluie s'écoulant dans une gouttière et atterrissant dans une flaque d'eau, alors les objets quantiques en mouvement sont comme de l'eau de pluie qui pourrait se retrouver dans un tas de flaques d'eau, tout à la fois. Déterminer où vont réellement les objets quantiques a frustré les scientifiques pendant des années.

Aujourd'hui, un groupe de chercheurs dirigé par Yale a élaboré une formule pour comprendre où atterrissent les objets quantiques lorsqu'ils sont transmis. C'est un développement qui offre un aperçu pour contrôler les systèmes quantiques ouverts dans une variété de situations.

"La formule que nous dérivons s'avère très utile pour faire fonctionner un ordinateur quantique, " dit Victor Albert, premier auteur d'une étude publiée dans la revue Examen physique X . "Notre résultat dit que, en principe, nous pouvons concevoir des « gouttières » et des « portes » dans un système pour manipuler des objets quantiques, soit après leur atterrissage, soit pendant leur flux réel.

Dans ce cas, les gouttières et les portails représentent l'idée de dissipation, un processus qui est généralement destructeur pour les propriétés quantiques fragiles, mais cela peut parfois être conçu pour contrôler et protéger ces propriétés.

Le chercheur principal de la recherche est Liang Jiang, professeur adjoint de physique appliquée et de physique à Yale.

C'est un principe fondamental de la nature que les objets se déplacent jusqu'à ce qu'ils atteignent un état d'énergie minimale, ou mise à la terre. Mais dans les systèmes quantiques, il peut y avoir plusieurs fondements parce que les systèmes quantiques peuvent exister dans plusieurs états en même temps, ce que l'on appelle la superposition.

C'est là que les gouttières et les portes entrent en jeu. Jiang, Albert, et leurs collègues ont utilisé ces mécanismes pour formuler la probabilité que des objets quantiques atterrissent à un endroit ou à un autre. La formule a également montré qu'il y avait une situation dans laquelle la superposition ne peut jamais être maintenue :lorsqu'une "gouttelette" quantique en superposition a déjà atterri dans une "flaque", mais n'est pas encore arrivé à l'autre "flaque".

"En d'autres termes, un tel état de superposition perd toujours certaines de ses propriétés quantiques lorsque la « gouttelette » s'écoule complètement dans les deux flaques, " dit Albert. " C'est en quelque sorte un résultat négatif, mais c'est un peu surprenant que ça tienne toujours."

Les deux aspects de la formule seront utiles pour construire des ordinateurs quantiques, Albert nota. Alors que la communauté des chercheurs continue de développer des plateformes technologiques capables de prendre en charge de tels systèmes, Albert a dit, il devra savoir « ce qui est possible et ce qui n'est pas possible ».