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Les physiciens entremêlent complètement deux nombres quantiques

Chambre à vide avec piège à micro-surface. Crédit : Martin Van Maurik

Une nouvelle approche de l’intrication des systèmes quantiques de haute dimension.

Dans le monde de l’informatique, l’information est généralement considérée comme représentée par un système binaire de uns et de zéros. Cependant, dans notre vie quotidienne, nous utilisons un système décimal à dix chiffres pour représenter les nombres. Par exemple, le nombre 9 en binaire est représenté par 1001, et il nécessite quatre chiffres au lieu d’un seul en décimal.

Les ordinateurs quantiques d’aujourd’hui sont issus du système binaire, mais les systèmes physiques qui encodent les bits quantiques (qubits) ont également la capacité d’encoder les nombres quantiques (qudits). C’est ce qu’a récemment démontré une équipe dirigée par Martin Ringbauer au Département de physique expérimentale de l’Université d’Innsbruck. Selon le physicien expérimental Pavel Harmo de l’ETH Zurich : « Le défi pour les ordinateurs quantiques basés sur des qudits a été de créer efficacement un enchevêtrement entre des supports d’informations de haute dimension. »

Dans une étude publiée le 19 avril 2023 dans la revue

The natural language of quantum systems

The researchers at the University of Innsbruck were now able to fully entangle two qudits, each encoded in up to 5 states of individual Calcium ions. This gives both theoretical and experimental physicists a new tool to move beyond binary information processing, which could lead to faster and more robust quantum computers.

Martin Ringbauer explains: “Quantum systems have many available states waiting to be used for quantum computing, rather than limiting them to work with qubits.” Many of today’s most challenging problems, in fields as diverse as chemistry, physics, or optimization, can benefit from this more natural language of quantum computing.

Reference: “Native qudit entanglement in a trapped ion quantum processor” by Pavel Hrmo, Benjamin Wilhelm, Lukas Gerster, Martin W. van Mourik, Marcus Huber, Rainer Blatt, Philipp Schindler, Thomas Monz and Martin Ringbauer, 19 April 2023, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-023-37375-2

The study was funded by the Austrian Science Fund FWF, the Austrian Research Promotion Agency FFG, the European Research Council ERC, the European Union and the Federation of Austrian Industries Tyrol, among others.

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Delphine Perrault

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