Lancer une pièce. Des têtes ? Faites un pas vers la gauche. Queues ? Faites un pas vers la droite. Dans le monde quantique ? Allez dans les deux sens à la fois, comme une vague qui s'étend. Appelé l'analogie du marcheur, ' ce processus aléatoire peut être appliqué dans les algorithmes classiques et quantiques utilisés dans les technologies de pointe telles que l'intelligence artificielle et les processus de recherche de données. Cependant, le caractère aléatoire rend également la marche difficile à contrôler, rendant plus difficile la conception précise des systèmes.

Une équipe de recherche basée au Japon pourrait s'orienter vers une marche plus contrôlée en dévoilant le mécanisme sous-jacent à la décision directionnelle de chaque pas quantique et en introduisant un moyen de contrôler potentiellement la direction du mouvement. Ils ont publié leurs résultats le 16 octobre dans Rapports scientifiques , une revue de recherche sur la nature.

« Dans notre étude, nous nous sommes concentrés sur la pièce déterminant le comportement de la marche quantique pour explorer la contrôlabilité, " a déclaré l'auteur de l'article Haruna Katayama, étudiant diplômé de la Graduate School of Integrated Arts and Sciences de l'Université d'Hiroshima.

Dans les systèmes classiques, la pièce dirige le promeneur dans l'espace :à droite ou à gauche. Dans les systèmes quantiques, une pièce est infiniment moins fiable, puisque le marcheur fonctionne à la fois comme une particule se tenant dans un espace et comme une onde étendue dans toutes les possibilités à travers le temps.

"Nous avons introduit la pièce dépendante du temps dont la probabilité d'atterrir sur pile ou face varie temporellement pour dévoiler la fonction de la pièce, " a déclaré Katayama.

Cette pièce dépendante du temps peut changer la position du marcheur, les chercheurs ont trouvé, mais la vague caractéristique du marcheur masquait l'espace physique contrôlé par la pièce.

"Nous avons réussi à clarifier l'équivalence de deux concepts complètement différents - l'équivalence du taux de variation de la probabilité de pièce et de la vitesse de l'onde - pour la première fois, " a déclaré Katayama. " Ce mécanisme dévoilé nous permet de contrôler la marche quantique à la demande en manipulant la pièce tout en préservant le processus aléatoire, fournissant des éléments fondamentaux de base des technologies innovantes de traitement de l'information quantique telles que l'informatique quantique."

Les chercheurs ont déterminé que la rapidité avec laquelle la pièce a été retournée affectait directement la vitesse à laquelle la vague s'est déplacée, résultant en un certain contrôle du mouvement du marcheur.

"Le mécanisme de marche nous permet d'adapter les marches quantiques à notre guise en manipulant le taux de pile ou face, " dit Katayama. " De plus, nous avons constaté que la marche quantique avec la trajectoire souhaitée peut être réalisée à la demande en concevant la pièce. Nos résultats ouvrent la voie vers le contrôle des marches quantiques."