L'intrication est une propriété de la physique quantique qui se manifeste lorsque deux ou plusieurs systèmes interagissent de telle manière que leurs états quantiques ne peuvent être décrits indépendamment. Dans la terminologie de la physique quantique, on dit qu’ils sont intriqués, c’est-à-dire fortement corrélés. L'intrication est d'une importance primordiale pour l'informatique quantique. Plus l'intrication est grande, plus l'ordinateur quantique est optimisé et efficace.

Une étude menée par des chercheurs affiliés au Département de physique de l'Institut des géosciences et des sciences exactes de l'Université d'État de São Paulo (IGCE-UNESP) à Rio Claro, au Brésil, a testé une nouvelle méthode de quantification de l'intrication et les conditions de sa maximisation. Les applications incluent l'optimisation de la construction d'un ordinateur quantique.

Un article sur l'étude est publié sous forme de lettre dans Physical Review B .

L'étude a montré comment le théorème de Hellmann-Feynman s'effondre dans des conditions spécifiques. Le théorème décrit la dépendance de l'énergie propre du système à un paramètre de contrôle et constitue un élément clé de la mécanique quantique utilisée dans des disciplines allant de la chimie quantique à la physique des particules.

"En termes simples, nous proposons un analogue quantique du paramètre de Grüneisen largement utilisé en thermodynamique pour explorer les températures finies et les points critiques quantiques. Dans notre proposition, le paramètre quantique de Grüneisen quantifie l'intrication, ou entropie de von Neumann, par rapport à un paramètre de contrôle, qui peut être un champ magnétique ou un certain niveau de pression, par exemple", a déclaré à l'Agência FAPESP Valdeci Mariano de Souza, dernier auteur de l'article et professeur à l'IGCE-UNESP.

"En utilisant notre proposition, nous démontrons que l'intrication sera maximisée à proximité des points critiques quantiques et que le théorème de Hellmann-Feynman s'effondre à un point critique."

Pour Souza, les résultats contribuent à la recherche en physique fondamentale et pourraient également avoir un impact direct sur l’informatique quantique. Rappelant la prédiction du cofondateur d'Intel, Gordon Moore, en 1965, selon laquelle le nombre de transistors utilisés dans les ordinateurs conventionnels doublerait tous les deux ans, il a déclaré que cette croissance rapide de la puissance des ordinateurs classiques ne pourrait pas durer, alors que les progrès technologiques récents permettent à l'informatique quantique de progresser à pas de géant et limites, avec des géants comme Google et IBM en tête.

"En informatique conventionnelle, le langage binaire en termes de zéros et de uns est utilisé pour traiter l'information. Cependant, la mécanique quantique superpose les états et augmente considérablement la capacité de traitement. D'où l'intérêt croissant pour la recherche sur l'intrication quantique", a-t-il expliqué.

L'étude a été proposée et conçue par Souza, et des contributions importantes ont été apportées par Lucas Squillante, chercheur postdoctoral qu'il supervise. Les autres collaborateurs étaient Antonio Seridonio (UNESP Ilha Solteira), Roberto Lagos-Monaco (UNESP Rio Claro), Luciano Ricco (Université d'Islande) et Aniekan Magnus Ukpong (Université du KwaZulu-Natal, Afrique du Sud).

Plus d'informations : Lucas Squillante et al, Le paramètre de Grüneisen comme boussole d'intrication et la décomposition du théorème de Hellmann-Feynman, Physical Review B (2023). DOI :10.1103/PhysRevB.108.L140403

Informations sur le journal : Examen physique B

Fourni par FAPESP