À mesure que la masse des noyaux en collision augmente, les ressources nécessaires pour les modéliser dépassent même les ordinateurs conventionnels les plus puissants. Les ordinateurs quantiques pourraient effectuer les calculs nécessaires. Cependant, ils sont actuellement en deçà du nombre requis de bits quantiques fiables et à longue durée de vie.

Recherche, publiée dans Physical Review A , a combiné des ordinateurs conventionnels et des ordinateurs quantiques pour accélérer considérablement les perspectives de résolution de ce problème.

Les chercheurs ont utilisé avec succès le schéma informatique hybride pour simuler la diffusion de deux neutrons. Cela ouvre la voie au calcul de taux de réaction nucléaire difficiles, voire impossibles à mesurer en laboratoire. Il s'agit notamment des taux de réaction qui jouent un rôle en astrophysique et en sécurité nationale.

Le schéma hybride contribuera également à simuler les propriétés d’autres systèmes de mécanique quantique. Par exemple, cela pourrait aider les chercheurs à étudier la diffusion des électrons avec des vibrations atomiques quantifiées appelées phonons, un processus qui est à la base de la supraconductivité.

Une équipe de scientifiques de l'Université de Washington, de l'Université de Trente, de l'Advanced Quantum Testbed (AQT) et du Lawrence Livermore National Laboratory a proposé un algorithme hybride pour la simulation de la dynamique (en temps réel) des systèmes de particules de mécanique quantique. /P>

Dans cette approche hybride, l'évolution temporelle des coordonnées spatiales des particules est réalisée sur un processeur classique, tandis que l'évolution de leurs variables de spin est réalisée sur du matériel quantique. Les chercheurs ont démontré ce schéma hybride en simulant la diffusion de deux neutrons à l'AQT.

La démonstration a validé le principe du schéma de cotraitement proposé après la mise en œuvre de stratégies d'atténuation des erreurs pour améliorer la précision de l'algorithme et l'adoption de méthodes théoriques et expérimentales pour élucider la perte de cohérence quantique.

Même avec la simplicité du système de démonstration étudié par ce projet, les résultats suggèrent qu'une généralisation du schéma hybride actuel pourrait constituer une voie prometteuse pour simuler des expériences de diffusion quantique avec un ordinateur quantique.

En tirant parti des futures plates-formes quantiques avec des temps de cohérence plus longs et des fidélités de portes quantiques plus élevées, l'algorithme hybride permettrait le calcul robuste de réactions nucléaires complexes importantes pour l'astrophysique et les applications technologiques de la science nucléaire.