Une simulation quantique éclaire la stabilité de l'univers et l'informatique quantique

Des physiciens ont simulé la désintégration d'un faux vide, un événement potentiellement transformateur pour l'univers, en utilisant le recuit quantique. Cette recherche, menée à l'Infrastructure Unifiée de Jülich pour l'Informatique Quantique (JUNIQ) en Allemagne, offre des aperçus sur la nature fondamentale du cosmos et a des implications pour l'avancement des technologies d'informatique quantique. La simulation, utilisant un recuit quantique D-Wave avec 5 564 qubits de flux supraconducteurs, a modélisé le comportement d'un modèle d'Ising quantique pour observer la désintégration d'un état de faux vide. Selon le professeur Zlatko Papic de Leeds, ce processus pourrait théoriquement restructurer l'univers entier, modifiant instantanément les constantes fondamentales et effondrant le monde tel que nous le connaissons. L'équipe a observé la formation et l'interaction de bulles de vrai vide au sein du faux vide, un phénomène comparé à la formation de bulles dans un liquide super-refroidi. Cette "danse quantique" des bulles, où les bulles plus grandes absorbent les plus petites, fournit une vue en temps réel des événements de tunneling quantique et pourrait affiner les théories sur les transitions de phase dans l'univers primitif. Le Dr. Jean-Yves Desaules de l'ISTA a comparé le processus à l'univers effectuant un tunneling entre les états d'énergie, ce qui pourrait conduire à un événement mondial cataclysmique. L'expérience a également confirmé les prédictions théoriques concernant le mécanisme de Kibble-Zurek, qui décrit comment les transitions de phase génèrent des défauts et des fluctuations dans un système. Au-delà de la cosmologie, la recherche a des implications significatives pour l'informatique quantique. La simulation des théories des champs quantiques à l'aide de recuits pourrait stimuler les progrès dans la science des matériaux, la cryptographie et l'intelligence artificielle. Le Dr. Jaka Vodeb du Forschungszentrum Jülich a souligné le potentiel des recuits quantiques pour étudier les systèmes quantiques et les transitions de phase hors équilibre. La capacité de simuler des processus fondamentaux comme la désintégration du vide à l'aide de dispositifs quantiques pourrait également offrir une alternative aux installations massives de physique des hautes énergies. Le professeur Papic a noté que ces outils pourraient servir de laboratoire pour comprendre les processus dynamiques dans l'univers. Les connaissances acquises grâce à l'étude des interactions des bulles dans les systèmes quantiques pourraient également améliorer les performances du calcul quantique en affinant la manière dont les qubits gèrent les erreurs et traitent l'information.