Un nouveau système mis au point par des chercheurs de l’Université de Rochester leur permet de réaliser des simulations quantiques dans un espace synthétique qui imite le monde physique en contrôlant la fréquence, ou la couleur, des photons quantiques intriqués au fur et à mesure que le temps s’écoule. Crédit : illustration de l’Université de Rochester / Michael Osadciw
Un système utilisant des dimensions synthétiques basées sur la photonique pourrait être utilisé pour expliquer des phénomènes naturels complexes.
Des chercheurs de l’université de Rochester ont mis au point un système de simulation quantique optique à l’échelle d’une puce qui utilise une fréquence de photons contrôlée pour simuler des phénomènes naturels complexes au niveau quantique, en réduisant l’empreinte physique et les besoins en ressources des méthodes traditionnelles. Cette innovation, qui annonce un cristal synthétique à corrélation quantique, pourrait ouvrir la voie à de futures simulations plus complexes.
Les scientifiques ont franchi une étape importante dans le développement d’ordinateurs suffisamment avancés pour simuler des phénomènes naturels complexes au niveau quantique. Alors que ces types de simulations sont trop lourds ou carrément impossibles à gérer pour les ordinateurs classiques, les systèmes informatiques quantiques basés sur la photonique pourraient apporter une solution.
Une équipe de chercheurs de la Hajim School of Engineering & ; Applied Sciences de l’université de Rochester a mis au point un nouveau système de simulation quantique optique à l’échelle d’une puce qui pourrait contribuer à rendre un tel système réalisable. L’équipe, dirigée par Qiang Lin, professeur d’ingénierie électrique et informatique et d’optique, a publié ses résultats le 22 juin dans la revue Nature Photonics.
L’équipe de Lin a effectué les simulations dans un espace synthétique qui imite le monde physique en contrôlant la fréquence, ou la couleur, des photons quantiques intriqués au fur et à mesure que le temps s’écoule. Cette approche diffère des méthodes informatiques traditionnelles basées sur la photonique, dans lesquelles les trajectoires des photons sont contrôlées, et réduit considérablement l’empreinte physique et les besoins en ressources.
« Pour la première fois, nous avons pu produire un cristal synthétique à corrélation quantique », déclare Lin. « Notre approche étend considérablement les dimensions de l’espace synthétique, ce qui nous permet de réaliser des simulations de plusieurs phénomènes à l’échelle quantique, tels que les marches aléatoires de photons quantiques enchevêtrés. »
Les chercheurs estiment que ce système peut servir de base à des simulations plus complexes à l’avenir.
« Bien que les systèmes simulés soient bien compris, cette expérience de démonstration de principe démontre la puissance de cette nouvelle approche pour passer à des simulations et des tâches de calcul plus complexes, ce que nous sommes très enthousiastes à l’idée d’étudier à l’avenir », déclare Usman Javid ’23 PhD (optique), l’auteur principal de l’étude.
Référence : « Chip-scale simulations in a quantum-correlated synthetic space » par Usman A. Javid, Raymond Lopez-Rios, Jingwei Ling, Austin Graf, Jeremy Staffa et Qiang Lin, 22 juin 2023, Nature Photonics.
DOI: 10.1038/s41566-023-01236-7
Les autres coauteurs du groupe de Lin sont Raymond Lopez-Rios, Jingwei Ling, Austin Graf et Jeremy Staffa.
Ce projet a été financé par la National Science Foundation, le Joint Science and Technology Office for Chemical and Biological Defense de la Defense Threat Reduction Agency et la Defense Advanced Research Projects Agency.