Lorsqu'il s'agit d'étudier les systèmes de transport, les marchés boursiers et la météo, la mécanique quantique est probablement la dernière chose qui me vient à l'esprit. Cependant, Des scientifiques de l'Université Griffith en Australie et de l'Université technologique de Nanyang à Singapour viennent de réaliser une expérience de « preuve de principe » montrant que lorsqu'il s'agit de simuler des processus aussi complexes dans le monde macroscopique, la mécanique quantique peut fournir un avantage inattendu.

le professeur Geoff Pryde de Griffith, qui a mené le projet, dit que de tels processus pourraient être simulés à l'aide d'un "disque dur quantique", beaucoup plus petite que la mémoire requise pour les simulations conventionnelles.

"Stephen Hawking a dit un jour que le 21e siècle est le 'siècle de la complexité', autant des problèmes les plus urgents d'aujourd'hui, comme la compréhension du changement climatique ou la conception d'un système de transport, impliquent d'énormes réseaux de composants en interaction, " il dit.

« Leur simulation est donc extrêmement difficile, nécessitant le stockage de quantités de données sans précédent. Ce que nos expériences démontrent, c'est qu'une solution peut venir de la théorie quantique, en codant ces données dans un système quantique, comme les états quantiques de la lumière."

Einstein a dit un jour que « Dieu ne joue pas aux dés avec l'univers, " exprimant son dédain envers l'idée que les particules quantiques contiennent un caractère aléatoire intrinsèque.

"Mais des études théoriques ont montré que ce caractère aléatoire intrinsèque est juste le bon ingrédient nécessaire pour réduire le coût de la mémoire pour la modélisation de statistiques partiellement aléatoires, " dit le Dr Mile Gu, membre de l'équipe qui a développé la théorie initiale.

Contrairement au système de stockage binaire habituel - les zéros et les uns des bits - les bits quantiques peuvent être simultanément 0 et 1, un phénomène connu sous le nom de superposition quantique.

Les chercheurs, dans leur article publié dans Avancées scientifiques , dire que cette liberté permet aux ordinateurs quantiques de stocker de nombreux états différents du système simulé dans différentes superpositions, utilisant globalement moins de mémoire que dans un ordinateur classique.

L'équipe a construit un simulateur quantique de preuve de principe utilisant un photon - une seule particule de lumière - interagissant avec un autre photon.

Ils ont mesuré les besoins en mémoire de ce simulateur, et l'a comparé aux besoins fondamentaux en mémoire d'un simulateur classique, lorsqu'il est utilisé pour simuler des processus partiellement aléatoires spécifiés.

Les données ont montré que le système quantique pouvait accomplir la tâche avec beaucoup moins d'informations stockées que l'ordinateur classique - un facteur de 20 améliorations au meilleur point.

"Bien que le système soit très petit - même la simulation ordinaire ne nécessitait qu'un seul bit de mémoire - il a prouvé que des avantages quantiques peuvent être obtenus, " dit Pryde.

"Théoriquement, de grandes améliorations peuvent également être réalisées pour des simulations beaucoup plus complexes, et l'un des objectifs de ce programme de recherche est de faire avancer les démonstrations vers des problèmes plus complexes."