Les chercheurs d'Aalto ont utilisé un ordinateur quantique IBM pour explorer un domaine négligé de la physique, et ont remis en question des notions centenaires sur l'information au niveau quantique.

Les règles de la physique quantique, qui régissent le comportement des très petites choses, utiliser des opérateurs mathématiques appelés hamiltoniens hermitiens. Les opérateurs hermitiens soutiennent la physique quantique depuis près de 100 ans, mais récemment, les théoriciens ont réalisé qu'il est possible d'étendre ses équations fondamentales à l'utilisation d'opérateurs hermitiens qui ne sont pas hermitiens. Les nouvelles équations décrivent un univers avec son propre ensemble de règles :par exemple, en se regardant dans le miroir et en inversant le sens du temps, vous devriez voir la même version de vous que dans le monde réel. Dans leur nouveau papier, une équipe de chercheurs dirigée par le docent Sorin Paraoanu a utilisé un ordinateur quantique pour créer un univers jouet qui se comporte selon ces nouvelles règles. L'équipe comprend le Dr Shruti Dogra de l'Université d'Aalto, premier auteur de l'article, et Artem Melnikov, de MIPT et Terra Quantum.

Les chercheurs ont fait des qubits, la partie de l'ordinateur quantique qui effectue les calculs, se comportent selon les nouvelles règles de la mécanique quantique non hermitienne. Ils ont démontré expérimentalement quelques résultats passionnants qui sont interdits par la mécanique quantique hermitienne classique. La première découverte était que l'application d'opérations aux qubits ne conservait pas l'information quantique - un comportement si fondamental pour la théorie quantique standard qu'il entraîne des problèmes actuellement non résolus comme le paradoxe de l'information sur les trous noirs de Stephen Hawking. Le deuxième résultat passionnant est survenu lorsqu'ils ont expérimenté deux qubits intriqués.

L'intrication est un type de corrélation qui apparaît entre les qubits, comme s'ils avaient une connexion magique qui les fait se synchroniser les uns avec les autres. Einstein était notoirement mal à l'aise avec ce concept, la qualifiant d'"action effrayante à distance". En physique quantique normale, il n'est pas possible de modifier le degré d'enchevêtrement entre deux particules en manipulant l'une des particules seule. Cependant, en mécanique quantique non hermitienne, les chercheurs ont pu modifier le niveau d'intrication des qubits en manipulant un seul d'entre eux, un résultat qui est expressément interdit en physique quantique ordinaire.

"Ce qui est intéressant avec ces résultats, c'est que les ordinateurs quantiques sont maintenant suffisamment développés pour commencer à les utiliser pour tester des idées non conventionnelles qui n'étaient que mathématiques jusqu'à présent, " dit Sorin Paraoanu. " Avec le présent travail, L'"action effrayante à distance" d'Einstein devient encore plus effrayante. Et bien que nous comprenions très bien ce qui se passe, ça donne encore des frissons."

La recherche a également des applications potentielles. Plusieurs nouveaux dispositifs optiques ou à micro-ondes développés ces derniers temps semblent se comporter selon les nouvelles règles. Le présent travail ouvre la voie à la simulation de ces dispositifs sur des ordinateurs quantiques.

Le papier, "Simulation quantique de la rupture de symétrie parité-temps avec un processeur quantique supraconducteur, " est publié dans Physique des communications .