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Physique
Percée pour la simulation quantique : des atomes ultra-froids avec une forte capacité de transformation

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/62645.htm

Un groupe international de scientifiques des universités de Stuttgart, Innsbruck et Nottingham est parvenu pour la première fois à décrire un simulateur quantique [1] réalisable avec les technologies actuelles. Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue spécialisée Nature Physics [2].

L'étude repose sur une conjecture de Richard Feynman, prix Nobel de physique en 1965, qui estimait que les ordinateurs "classiques" (c'est-à-dire dont le fonctionnement repose sur la physique classique et non quantique) ne seraient jamais en mesure de calculer le comportement de systèmes quantiques complexes, faute de puissance de calcul. Selon lui, le simple calcul des spins [3] de 300 particules en interaction à l'aide d'un ordinateur ordinaire nécessiterait plus de mémoire qu'il ne serait possible d'en fabriquer à l'aide de toutes les particules présentes dans l'univers visible. Il proposait donc d'employer un système quantique comme base pour la réalisation d'un simulateur quantique.

La mise en oeuvre de ce principe, particulièrement difficile, requiert de maîtriser et de pouvoir contrôler les phénomènes quantiques exploités dans ce type de calculateurs. Sous la direction de Hans Peter Büchler (Stuttgart) et de Peter Zoller (Innsbruck), les chercheurs ont démontré qu'une méthode utilisant des atomes ultra-froids dans des états de Rydberg [4] hautement excités, permettait de contrôler ces phénomènes quantiques. Les fortes interactions entre atomes de Rydberg voisins pourraient ainsi être exploitées, et les mécanismes quantiques en résultant servir à la réalisation du simulateur quantique.

Les travaux ont été réalisés dans le cadre d'un "Sonderforschungsbereich" (SFB/TRR 21, centre de recherche coordonnée) transrégional, intitulé "Control of quantum correlations in tailored matter", subventionné par l'Agence allemande des moyens pour la recherche (DFG) et par le Fonds autrichien pour la recherche (FWF).

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[1] Un simulateur quantique est un calculateur capable de simuler le comportement de systèmes complexes, du point de vue de leurs propriétés quantiques.

[2] Référence de l'article : "A Rydberg Quantum Simulator", Hendrik Weimer, Markus Müller, Igor Lesanovsky, Peter Zoller, Hans Peter Büchler - Nature Physics - doi : 10.1038/NPHYS1614 (2010)

[3] Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque particule, qui est caractéristique de la nature de la particule, au même titre que sa masse et sa charge électrique.

[4] Les atomes de Rydberg sont des atomes dont un électron (voire plusieurs) a été placé par excitation dans une orbitale atomique correspondant à un nombre quantique principal très élevé. Ainsi, ces atomes ont un très grand rayon, pouvant approcher le micromètre, et la fonction d'onde de l'électron approche, dans une certaine mesure, l'orbite décrite par la mécanique classique. Ils ont de plus une très grande susceptibilité magnétique et électrique.

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Prof. Hans Peter Büchler - Institut de physique théorique III de l'Université de Stuttgart - tél : +49 711 685-65201 - email : buechler@theo3.physik.uni-stuttgart.de

Code brève
ADIT : 62645

Dépêche idw, communiqué de presse de l'Université de Stuttgart - 15/03/2010 - http://idw-online.de/pages/en/news360017

Sebastian Ritter, sebastian.ritter@diplomatie.gouv.fr - http://www.science-allemagne.fr

BE Allemagne numéro 475 (18/03/2010) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/62645.htm