D-Wave Systems a publié aujourd'hui une étude marquante démontrant une transition de phase topologique à l'aide de son ordinateur quantique à recuit de 2048 qubits. Cette simulation quantique complexe des matériaux est une étape majeure vers la réduction des besoins en recherche et développement physiques longs et coûteux.

Le papier, intitulé "Observation de phénomènes topologiques dans un réseau programmable de 1, 800 qubits", a été publié dans la revue à comité de lecture La nature . Ce travail marque une avancée importante dans le domaine et démontre à nouveau que l'ordinateur quantique D-Wave entièrement programmable peut être utilisé comme un simulateur précis de systèmes quantiques à grande échelle. Les méthodes utilisées dans ce travail pourraient avoir de larges implications dans le développement de nouveaux matériaux, réaliser la vision originale de Richard Feynman d'un simulateur quantique. Cette nouvelle recherche fait suite à la récente étude de D-Wave Science article démontrant un type différent de transition de phase dans une simulation quantique de verre de spin. Les deux articles ensemble signifient la flexibilité et la polyvalence de l'ordinateur quantique D-Wave dans la simulation quantique des matériaux, en plus d'autres tâches telles que l'optimisation et l'apprentissage automatique.

Au début des années 1970, les physiciens théoriciens Vadim Berezinskii, J. Michael Kosterlitz et David Thouless ont prédit un nouvel état de la matière caractérisé par des propriétés topologiques non négligeables. Le travail a reçu le prix Nobel de physique en 2016. Les chercheurs de D-Wave ont démontré ce phénomène en programmant le système D-Wave 2000Q pour former un réseau frustré bidimensionnel de spins artificiels. Les propriétés topologiques observées dans le système simulé ne peuvent exister sans effets quantiques et sont étroitement en accord avec les prédictions théoriques.

"Cet article représente une percée dans la simulation de systèmes physiques qui sont autrement essentiellement impossibles, " a déclaré le lauréat du prix Nobel 2016, le Dr J. Michael Kosterlitz. " Le test reproduit la plupart des résultats attendus, ce qui est une réalisation remarquable. Cela laisse espérer que les futurs simulateurs quantiques seront capables d'explorer des systèmes plus complexes et mal compris afin que l'on puisse faire confiance aux résultats de la simulation dans les détails quantitatifs en tant que modèle d'un système physique. J'ai hâte de voir les futures applications de cette méthode de simulation."

« Le travail décrit dans le La nature papier représente un jalon dans le domaine du calcul quantique :pour la première fois, un état de la matière théoriquement prédit a été réalisé en simulation quantique avant d'être démontré dans un matériau magnétique réel, " a déclaré le Dr Mohammad Amin, scientifique en chef chez D-Wave. "C'est une étape importante vers l'atteinte de l'objectif de la simulation quantique, permettant l'étude des propriétés des matériaux avant de les fabriquer en laboratoire, un processus qui aujourd'hui peut être très coûteux et prendre beaucoup de temps."