Une réponse à une question de physique quantique fournie par l'algorithme Melvin a découvert un lien caché entre les expériences quantiques et le domaine mathématique de la théorie des graphes. Des chercheurs de l'Académie autrichienne des sciences et de l'Université de Vienne ont découvert le lien profond entre la physique quantique expérimentale et cette théorie mathématique dans l'étude des solutions inhabituelles de Melvin, qui dépasse l'intuition humaine. Ils rapportent maintenant dans le journal Lettres d'examen physique .

Les phénomènes de la physique quantique sont parfaitement calculables, mais échappent souvent à la logique humaine. À l'avenir, ce seraient précisément les algorithmes informatiques qui pourraient apporter une contribution décisive à la solution des questions de physique quantique, où la logique humaine ne va pas plus loin, comme cela a été démontré maintenant par Melvin. L'algorithme développé par des chercheurs de l'Académie autrichienne des sciences (ÖAW) et de l'Université de Vienne est en train d'être créé pour le calcul de solutions techniques pour les expériences de physique quantique. Pour une question générale posée l'année dernière, Melvin a fourni une solution qui s'est avérée étonnamment pratique, mais initialement complètement déconnectée de l'intuition humaine.

Séquence de nombres remarquable

« La solution pourrait pratiquement être mise en œuvre sous la forme d'une expérimentation en laboratoire, " confirme le physicien quantique Mario Krenn du groupe de recherche d'Anton Zeilinger, professeur à l'Université de Vienne et chef de groupe à l'Institut d'optique quantique et d'information quantique de l'Académie autrichienne des sciences. "Mais au début, nous ne comprenions pas comment cela fonctionnait réellement, " poursuit le chercheur.

Dans l'analyse de cette solution calculée par Melvin, les chercheurs ont d'abord tâtonné dans le noir. Jusqu'à ce qu'ils parviennent à une remarquable séquence de nombres connue uniquement dans ce qu'on appelle la théorie des graphes, un domaine mathématique sophistiqué qui a été utilisé pour décrire des réseaux tels qu'Internet ou les réseaux de neurones.

De nouvelles méthodes expérimentales

L'approche inhabituelle, qui serait resté caché aux physiciens quantiques, a incité les scientifiques à étudier plus avant cette connexion. Comme ils le rapportent maintenant dans le journal Lettres d'examen physique , il existe de grandes similitudes entre la physique quantique expérimentale et la théorie mathématique des graphes :si les méthodes et les connaissances de la théorie des graphes sont utilisées pour calculer et planifier une expérience quantique, il est possible de faire des déclarations très précises et originales sur les résultats. "Les propriétés des expériences quantiques peuvent être calculées en utilisant la théorie des graphes, et les questions de la théorie des graphes peuvent trouver des réponses dans les expériences quantiques, " explique Krenn. De cette façon, il est également possible d'appréhender la technologie quantique sous la forme d'un graphe ou d'un réseau afin d'explorer de nouvelles possibilités expérimentales.

Aussi pour le physicien quantique Anton Zeilinger ce pont, découvert grâce à Melvin, est très prometteur :« C'était très surprenant de voir qu'il existe un nouveau lien profond entre la physique quantique et les mathématiques. Quel potentiel concret cette découverte détient, n'est actuellement pas encore à estimer. « Il faut s'y attendre, " dit Zeilinger, "que cette connaissance sera d'importance pour le développement des deux régions à l'avenir."