Aujourd'hui, les systèmes quantiques deviennent de plus en plus importants pour les innovations technologiques dans le traitement de l'information, la cryptographie, la photonique, la spintronique et le calcul haute performance. Ils sont en constante interaction avec leur environnement, ce qui influence leurs modes de fonctionnement à bien des égards. Des physiciens de l'Université de Bayreuth, en coopération avec des partenaires des universités d'Édimbourg et de St. Andrews, ont développé un nouvel algorithme pour simuler et calculer ces influences. Dans Physique de la nature ils présentent leur découverte, révolutionnaire pour la compréhension des systèmes quantiques ouverts.

Les chercheurs appellent leur algorithme Automated Compression of Environments (ACE). "Avec ce développement, nous avons réalisé une percée dans la simulation des systèmes quantiques. En effet, il est extrêmement important pour les applications de haute technologie des systèmes quantiques de pouvoir simuler de manière réaliste les influences environnementales. Nous espérons que notre nouvelle méthode mèneront à de nombreuses informations précieuses sur les systèmes quantiques technologiquement pertinents. Cela ouvrira certainement également la voie au développement de nouveaux algorithmes quantiques et au contrôle des systèmes quantiques », explique le professeur Vollrath Martin Axt, qui a dirigé les travaux de recherche au Université de Bayreuth.

Le nouvel algorithme se caractérise par un degré élevé de flexibilité. Contrairement à de nombreuses autres méthodes, il est capable de décrire ensemble plusieurs effets environnementaux différents à un niveau microscopique - et de le faire entièrement numériquement, sans avoir à recourir à des approximations du modèle qui sont courantes dans les simulations de modèles à plusieurs particules. Le nouvel algorithme surmonte également un certain nombre de limitations rencontrées par les méthodes précédentes pour simuler et calculer les influences externes sur les systèmes quantiques. "ACE permet une gamme pratiquement illimitée d'applications :il peut être appliqué de la même manière aux environnements bosoniques, fermioniques ou de spin. Les influences des environnements gaussiens et non gaussiens, des environnements linéaires et non linéaires et des environnements diagonaux et non diagonaux peuvent désormais être simulé de la même manière avec une grande précision », explique Axt. + Explorer plus loin

Les caractéristiques physiques augmentent l'efficacité des simulations quantiques