La mécanique quantique a des limites de vitesse fondamentales - des limites supérieures sur la vitesse à laquelle les systèmes quantiques peuvent évoluer. Cependant, deux groupes travaillant indépendamment ont publié des articles montrant pour la première fois que les limitations de vitesse quantiques ont une contrepartie classique :les limitations de vitesse classiques. Les résultats sont surprenants, comme des recherches antérieures ont suggéré que les limites de vitesse quantiques sont de nature purement quantique et disparaissent pour les systèmes classiques.

Les deux groupes, l'un composé de Brendan Shanahan et Adolfo del Campo à l'Université du Massachusetts ainsi qu'Aurelia Chenu et Norman Margolus au MIT, l'autre composé de Manaka Okuyama de l'Institut de technologie de Tokyo et de Masayuki Ohzeki de l'Université de Tohoku—ont publié des articles sur les limitations de vitesse classiques en Lettres d'examen physique .

Au cours des dernières décennies, les physiciens ont étudié les limites de vitesse quantique, qui déterminent le temps minimum pour qu'un processus donné se produise en termes de fluctuations d'énergie du processus. Une limite de vitesse quantique peut alors être considérée comme une relation d'incertitude temps-énergie. Bien que ce concept soit similaire au principe d'incertitude de Heisenberg, qui relie les incertitudes de position et de quantité de mouvement, le temps est traité différemment en mécanique quantique (en tant que paramètre plutôt qu'observable).

Toujours, les similitudes entre les deux relations, avec le fait que le principe d'incertitude de Heisenberg est un phénomène strictement quantique, ont longtemps suggéré que les limites de vitesse quantiques sont également strictement quantiques et n'ont pas d'équivalent classique. La seule limitation connue sur la vitesse des systèmes classiques est que les objets ne peuvent pas voyager plus vite que la vitesse de la lumière en raison de la relativité restreinte, mais cela n'a rien à voir avec la relation énergie-temps dans les limites de vitesse quantique.

Les nouveaux articles montrent que des limites de vitesse basées sur un compromis entre l'énergie et le temps existent pour les systèmes classiques, et en fait, qu'il existe une infinité de ces limitations de vitesse classiques. Les résultats démontrent que les limites de vitesse quantiques ne sont basées sur aucun phénomène quantique sous-jacent, mais sont plutôt une propriété universelle de la description de tout processus physique, qu'elles soient quantiques ou classiques.

"C'est vraiment la notion d'information et de distinguabilité qui unifie les limitations de vitesse dans les domaines classique et quantique, " del Campo a dit Phys.org .

Comme les limites de vitesse quantiques ont des applications potentielles pour comprendre les limites ultimes de l'informatique quantique, les nouveaux résultats peuvent aider à déterminer quels scénarios peuvent bénéficier d'une accélération quantique par rapport aux méthodes classiques.

« Les limites de vitesse quantiques ont de nombreuses applications, allant de la métrologie au calcul quantique, " a déclaré del Campo. "Il est passionnant d'imaginer les implications des limitations de vitesse classiques que nous avons dérivées."

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