L'intrication quantique est une caractéristique clé de l'informatique quantique. Encore, comment les chercheurs peuvent-ils vérifier qu'un ordinateur quantique intègre réellement l'intrication à grande échelle ? Les méthodes conventionnelles nécessitent un grand nombre de mesures répétées, présentant des difficultés de recherche. Aleksandra Dimić de l'Université de Belgrade et Borivoje Dakić de l'Académie autrichienne des sciences et de l'Université de Vienne ont développé une nouvelle méthode pour laquelle même un seul essai expérimental suffit pour prouver la présence d'un enchevêtrement. Leurs résultats sont publiés dans la revue en ligne en libre accès Informations quantiques npj .

Le but ultime de la science de l'information quantique est de développer des ordinateurs quantiques, des dispositifs contrôlables à part entière qui utilisent les états quantiques des particules subatomiques pour stocker des informations. Comme pour toutes les technologies quantiques, L'informatique quantique est basée sur une caractéristique particulière de la mécanique quantique connue sous le nom d'intrication quantique. Les unités de base de l'information quantique, qubits, doivent être corrélés de cette manière particulière pour que l'ordinateur quantique atteigne son plein potentiel.

L'un des principaux défis est de s'assurer qu'un ordinateur quantique entièrement fonctionnel fonctionne comme prévu. En particulier, les scientifiques doivent montrer que le grand nombre de qubits sont intriqués de manière fiable. Les méthodes conventionnelles nécessitent un grand nombre de mesures répétées sur les qubits pour une vérification fiable. Plus une mesure est répétée, plus les chercheurs peuvent être certains de la présence d'intrication. Par conséquent, l'analyse comparative de l'intrication dans les grands systèmes quantiques nécessite beaucoup de ressources et de temps, ce qui est pratiquement difficile ou tout simplement impossible. Pouvons-nous prouver l'intrication avec seulement un petit nombre d'essais de mesure ?

Dans l'étude actuelle, les chercheurs ont développé une nouvelle méthode de vérification nécessitant beaucoup moins de ressources, et dans de nombreux cas, même une seule mesure pour prouver un enchevêtrement à grande échelle avec une confiance élevée. Aleksandra Dimić de l'Université de Belgrade suggère cette analogie :« Considérez une machine qui lance simultanément 10 pièces. Nous avons fabriqué la machine de manière à ce qu'elle produise des pièces corrélées. Nous voulons maintenant valider si la machine produit le résultat attendu. Imaginez un seul essai révélant toutes les pièces atterrissant sur les queues. Ceci est une signature claire des corrélations, car 10 pièces indépendantes ont 0,01 % de chances d'atterrir du même côté simultanément. D'un tel événement, nous certifions la présence de corrélations avec plus de 99,9% de confiance. Cette situation est très similaire aux corrélations quantiques capturées par l'intrication."

Borivoje Dakić dit, "Contrairement aux monnaies classiques, les qubits peuvent être mesurés dans de nombreux, de nombreuses manières différentes. Le résultat de la mesure est toujours une séquence de zéros et de uns, mais sa structure dépend fortement de la façon dont nous choisissons de mesurer les qubits individuels. On s'en est rendu compte, si nous choisissons ces mesures d'une manière particulière, l'enchevêtrement laissera des empreintes digitales uniques dans le motif mesuré."

La méthode promet une réduction spectaculaire du temps et des ressources nécessaires pour une référence fiable des futurs dispositifs quantiques.