Les physiciens confirment la mécanique quantique dans un système de 73 qubits
Une équipe internationale de physiciens a développé un détecteur de mensonge quantique utilisant le test de Bell pour vérifier le comportement quantique authentique dans les grands systèmes. En testant jusqu'à 73 qubits, ils ont démontré des corrélations impossibles en physique classique. Cette avancée confirme que les ordinateurs quantiques exhibent des effets quantiques authentiques à grande échelle.
Des physiciens de l'Université de Leiden aux Pays-Bas, de l'Université Tsinghua à Pékin et de l'Université Zhejiang à Hangzhou ont créé un test rigoureux pour déterminer si les grands systèmes quantiques suivent véritablement la mécanique quantique ou la simulent simplement. Surnommé 'détecteur de mensonge quantique', l'expérience repose sur le test de Bell, conçu à l'origine par le physicien John Bell, pour détecter la non-localité quantique, où les particules s'influencent instantanément à travers les distances, un phénomène reconnu par le Prix Nobel de Physique 2022.
L'équipe, incluant les physiciens théoriciens Jordi Tura, Patrick Emonts et la candidate au doctorat Mengyao Hu de Leiden, ainsi que des collègues des autres institutions, a repoussé les limites en examinant les corrélations de Bell dans des systèmes de jusqu'à 73 qubits, les unités fondamentales des ordinateurs quantiques. Plutôt que de mesurer directement ces corrélations complexes, ils ont optimisé pour la minimisation d'énergie, une tâche que les dispositifs quantiques gèrent efficacement.
À l'aide d'un processeur quantique supraconducteur, les chercheurs ont généré un état quantique spécial sur 73 qubits et ont enregistré des niveaux d'énergie bien inférieurs à ceux atteignables classiquement, avec une différence de 48 écarts-types, indiquant des résultats improbables dus au hasard. Ils ont en outre certifié des corrélations de Bell multipartites authentiques, nécessitant la participation de tous les qubits, avec succès jusqu'à 24 qubits dans une série d'états de faible énergie.
La mécanique quantique régit le comportement des particules minuscules comme les atomes et les électrons, présentant des effets contre-intuitifs tels que la non-localité. Cette étude marque la première certification d'un tel comportement quantique profond dans des systèmes de cette échelle, prouvant que les ordinateurs quantiques ne sont pas seulement plus grands mais plus authentiquement quantiques. Les résultats ouvrent la voie à une communication quantique améliorée, une cryptographie plus sécurisée et des algorithmes quantiques avancés.