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L’effet anti-papillon permet une nouvelle analyse comparative des performances des ordinateurs quantiques

Bin Yan, illustré ici, Nikolai Sinitsyn et Joseph Harris ont développé une nouvelle méthode qui détermine la quantité d’informations perdues d’un système quantique à la décohérence et la quantité préservée grâce au brouillage des informations. Crédit : Laboratoire national de Los Alamos

La recherche s’appuyant sur “l’effet anti-papillon” quantique résout un problème expérimental de longue date en physique et établit une méthode pour évaluer les performances des ordinateurs quantiques.

“En utilisant le protocole simple et robuste que nous avons développé, nous pouvons déterminer dans quelle mesure les ordinateurs quantiques peuvent traiter efficacement les informations, et cela s’applique également à la perte d’informations dans d’autres systèmes quantiques complexes”, a déclaré Bin Yan, théoricien quantique au Los Alamos National. Laboratoire.

Yan est l’auteur correspondant d’un article sur le brouillage des informations de benchmarking, publié aujourd’hui dans Lettres d’examen physique. “Notre protocole quantifie le brouillage des informations dans un système quantique et le distingue sans ambiguïté des faux signaux positifs dans le bruit de fond causé par la décohérence quantique”, a-t-il déclaré.

Le bruit sous forme de décohérence efface toutes les informations quantiques dans un système complexe tel qu’un ordinateur quantique car il se couple avec l’environnement environnant. Le brouillage des informations à travers le chaos quantique, en revanche, diffuse les informations dans le système, les protège et permet de les récupérer.

La cohérence est un état quantique qui permet l’informatique quantique, et la décohérence fait référence à la perte de cet état lorsque l’information fuit vers l’environnement environnant.

“Notre méthode, qui s’appuie sur l’effet anti-papillon quantique que nous avons découvert il y a deux ans, fait évoluer un système vers l’avant et vers l’arrière dans le temps en une seule boucle, de sorte que nous pouvons l’appliquer à n’importe quel système avec une inversion temporelle de la dynamique, y compris les ordinateurs quantiques. et des simulateurs quantiques utilisant des atomes froids », a déclaré Yan.

L’équipe de Los Alamos a démontré le protocole avec des simulations sur des ordinateurs quantiques IBM basés sur le cloud.

L’incapacité à distinguer la décohérence du brouillage de l’information a entravé la recherche expérimentale sur le phénomène. Étudié pour la première fois en physique des trous noirs, le brouillage de l’information s’est avéré pertinent dans un large éventail de domaines de recherche, notamment le chaos quantique dans les systèmes à plusieurs corps, la transition de phase, l’apprentissage automatique quantique et l’informatique quantique. Les plates-formes expérimentales pour étudier le brouillage de l’information comprennent les supraconducteurs, les ions piégés et les ordinateurs quantiques basés sur le cloud.

Application pratique de l’effet anti-papillon quantique

Yan et le co-auteur Nikolai Sinitsyn ont publié un article en 2020 prouvant que l’évolution des processus quantiques vers l’arrière sur un ordinateur quantique pour endommager les informations dans le passé simulé provoque peu de changements lorsqu’elles sont renvoyées dans le présent. En revanche, un système de physique classique brouille les informations de manière irrécupérable pendant la boucle temporelle de va-et-vient.

S’appuyant sur cette découverte, Yan, Sinitsyn et le co-auteur Joseph Harris, un étudiant diplômé de l’Université d’Édimbourg qui a travaillé sur l’article actuel en tant que participant à la Los Alamos Quantum Computing Summer School, ont développé le protocole. Il prépare un système et un sous-système quantiques, fait évoluer le système complet vers l’avant dans le temps, provoque un changement dans un sous-système différent, puis fait évoluer le système vers l’arrière pendant la même durée. La mesure du chevauchement d’informations entre les deux sous-systèmes montre combien d’informations ont été préservées par brouillage et combien d’informations ont été perdues par décohérence.


Trouver la cohérence dans le chaos quantique


Plus d’information:
Joseph Harris et al, Benchmarking Information Scrambling, Lettres d’examen physique (2022). DOI : 10.1103/PhysRevLett.129.050602

Fourni par le laboratoire national de Los Alamos

Citation: L’effet anti-papillon permet une nouvelle analyse comparative des performances des ordinateurs quantiques (2022, 26 juillet) récupéré le 27 juillet 2022 sur https://phys.org/news/2022-07-anti-butterfly-effect-enables-benchmarking-quantum.html

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