Les cristaux de temps sont de retour dans l’actualité, et non ceux de TimeSplitters . Une étude récemment publiée dans Nature s’appuie sur des recherches antérieures publiées plus tôt cette année sur les cristaux temporels, une nouvelle phase de la matière qui est très prometteuse pour l’avenir de l’informatique quantique.
Cette fois-ci, les chercheurs affirment que le matériel quantique Sycamore de Google a été utilisé pour observer un cristal temporel stable.
Qu’est-ce qu’un cristal de temps ?
À moins que vous ne soyez physicien, la nature d’un cristal temporel est probablement difficile à comprendre.
Des chercheurs de l’Université de Stanford, l’une des institutions à l’origine de la nouvelle étude, décrivent cette phase de la matière comme s’apparentant à “une horloge qui fonctionne indéfiniment sans aucune pile”.
Google tente de simplifier davantage les choses, expliquant sur son blog que les cristaux temporels comportent des atomes qui forment « un motif oscillant […] dans le temps ».
Quand quelqu’un pense aux cristaux, il imagine probablement quelque chose comme des pierres précieuses.
Ces cristaux comportent des couches d’atomes qui, si elles sont observées au niveau microscopique, forment des motifs répétés dans l’espace.
Les cristaux de temps diffèrent – et enfreignent apparemment les lois de la nature – en présentant des atomes qui se répètent à l’infini dans le temps sans énergie ni entropie supplémentaires.
Stanford note que les cristaux temporels n’enfreignent pas, en fait, les lois de la physique, car leur entropie “reste stationnaire dans le temps, satisfaisant marginalement la deuxième loi de la thermodynamique en ne diminuant pas”.
Le concept de cristaux temporels – c’est-à-dire de matière stable composée d’atomes qui forment un motif oscillant dans le temps – a été proposé il y a plusieurs années, mais la nouvelle création d’un cristal temporel, est une étape importante dans le domaine de la physique quantique (via APS La physique).
Percée de la création
Google Quantum AI
La nouvelle percée vient de chercheurs de Google Quantum AI, de l’Université de Stanford, de l’Université d’Oxford et du Max Planck Institute for Physics of Complex Systems.
Ce nouveau développement représente le premier exemple d’un cristal temporel, démontrant ce qu’on appelle la localisation à plusieurs corps, un état que les jalons passés de l’expérience « presque cristal temporel » n’ont pas réussi à atteindre, selon Stanford.
Le matériel informatique quantique Sycamore de Google Quantum AI, a joué un rôle important dans ce développement.
Le projet impliquait d’utiliser le matériel pour vérifier le cristal temporel en tant que tel ; sans cela, quelque chose qui semble être un cristal temporel pourrait, en fait, finir par tomber dans un désordre inévitable sur une période de temps apparemment insondable.
L’informatique quantique – dans ce cas, le processeur Sycamore – intervient pour observer les modèles d’oscillation dans le temps, se réclamant d’un cristal temporel stable et utilisant des données concrètes pour le démontrer.
Stanford note que le matériel informatique quantique est imparfait avec « une taille et une cohérence de temps finies », mais que les chercheurs ont pu surmonter ces limitations avec divers protocoles.
Cette expérience impliquait d’utiliser le matériel de Google Quantum AI, pour frapper le cristal temporel avec 20 tours de bits d’information quantiques (qubits) ; quelques centaines de cycles d’oscillations ont été observés, car il n’est pas possible de surveiller indéfiniment le cristal de temps pendant des éons pour vérifier sa stabilité.
Le directeur de l’Institut Max Planck de physique des systèmes complexes et co-auteur de l’étude, Roderich Moessner, a expliqué l’utilisation du matériel de Google dans le cadre de l’expérience sur les cristaux temporels, déclarant :
Nous avons réussi à utiliser la polyvalence de l’ordinateur quantique pour nous aider à analyser ses propres limites. Il nous a essentiellement dit comment corriger ses propres erreurs, de sorte que l’empreinte du comportement cristallin du temps idéal puisse être déterminée à partir d’observations en temps fini.
Quantique : Aller de l’avant
“Créer une nouvelle phase de la matière est incontestablement passionnant à un niveau fondamental”, ont déclaré les chercheurs de Stanford dans le cadre de leur annonce.
Google, pour sa part dans ce développement, pointe vers les futures promesses passionnantes de l’informatique quantique, du moins en ce qui concerne la découverte scientifique, et les futures innovations quantiques qui pourraient en résulter dans divers domaines.
Google explique qu’il reste encore beaucoup de travail à accomplir avant qu’un véritable ordinateur quantique ne soit développé, bien que sa division Quantum AI prévoie de développer «un ordinateur quantique utile et à correction d’erreurs» au cours de cette décennie.
La société a passé des années à contribuer aux algorithmes, et aux théories qui joueront un rôle clé dans un éventuel ordinateur quantique à correction d’erreur.
Pour l’instant, les processeurs quantiques de la société offrent aux scientifiques un moyen de modéliser en toute confiance des cristaux temporels stables, ouvrant la porte à un nouveau monde d’explorations dans de nouvelles phases de la matière.
