Des chercheurs de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud ont mis en évidence un concept fascinant en physique quantique : le chat de Schrödinger. En utilisant une technologie avancée, ils ont prouvé que cette célèbre expérience de pensée n’est pas qu’une simple hypothèse, mais une réalité observable, apportant des avancées significatives dans le domaine des ordinateurs quantiques.
Les scientifiques de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) ont réussi à démontrer l’existence du chat de Schrödinger en utilisant une puce quantique. Schrödinger avait raison.
Qu’est-ce que le chat de Schrödinger ?
Le chat de Schrödinger est une expérience de pensée proposée en 1935 par le physicien qui lui a donné son nom, lors de discussions avec Albert Einstein. Selon les lois de la mécanique quantique, le chat de Schrödinger peut être à la fois vivant et mort, une notion désormais prouvée par une puce quantique.
Une des lois de la mécanique quantique indique que les atomes peuvent exister dans deux états opposés simultanément.
Pour illustrer cela, le physicien austro-irlandais Erwin Schrödinger a utilisé l’exemple d’un chat qui, en raison d’une particule radioactive, serait à la fois vivant et mort à un moment donné.
À gauche le physicien Albert Einstein, à droite le physicien autrichien Erwin Schrödinger.
Près d’un siècle plus tard, des scientifiques de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud ont réussi à prouver ce concept en utilisant un atome d’antimoine comme s’il s’agissait du chat de Schrödinger.
Le chat de Schrödinger et la puce quantique
L’expérience de pensée du chat de Schrödinger est difficile à saisir pour l’esprit humain, qui fonctionne de manière linéaire dans le temps, c’est-à-dire que pour nous, les événements se produisent les uns après les autres. Un chat est vivant ou mort, mais pas les deux à la fois.
D’un autre côté, en mécanique quantique, cela ne fonctionne pas ainsi. Nous avons déjà observé ce phénomène dans les ordinateurs quantiques, où la unité de base d’information, le qubit ou bit quantique, peut être simultanément 0 et 1. Ce phénomène est connu sous le nom de superposition.
C’est précisément ce principe qui permet aux ordinateurs quantiques de traiter les données des millions de fois plus rapidement que les ordinateurs classiques.
Dans son expérience, le professeur Andrea Morello assimile le chat de Schrödinger à un atome d’antimoine. Contrairement à un qubit, qui a seulement deux états quantiques, l’atome d’antimoine possède huit états, c’est-à-dire huit directions de spin différentes. Si le 0 est codé comme un « chat mort » et le 1 comme un « chat vivant », une seule erreur ne suffira pas à déchiffrer le code quantique.
Notre chat métaphorique a sept vies : il faudrait sept erreurs consécutives pour transformer le 0 en 1 ! Ainsi, à certains moments, le chat de Schrödinger est à la fois mort et vivant, prouvant l’expérience de pensée.
Explique le professeur Morello.
Le Chat de Schrödinger : Un chat, avec un flacon contenant un poison, est mis dans une boîte scellée protégée contre toute incohérence quantique induite par l’environnement. Si un compteur Geiger détecte une radiation, le flacon se brise, libérant le poison qui tue le chat. La mécanique quantique suggère qu’après un certain temps, le chat sera simultanément vivant et mort. Mais, lorsque l’on regarde à l’intérieur de la boîte, on ne voit que le chat vivant ou mort, et non un mélange des deux.
Implications pour les ordinateurs quantiques
Au-delà de la curiosité scientifique, cette étude a une immense importance pour le développement des ordinateurs quantiques.
Les qubits actuels utilisent des atomes qui ont deux états quantiques, soit deux spins. Cependant, parfois, les atomes changent de spin de manière soudaine, provoquant une erreur informatique. C’est l’un des principaux défis des ordinateurs quantiques.
Comme le montre cette expérience, si des atomes d’antimoine sont utilisés dans les ordinateurs quantiques, il faudrait sept erreurs consécutives dans le spin pour provoquer une erreur informatique. Ainsi, l’ordinateur disposerait de suffisamment de temps pour corriger ces changements avant que l’erreur ne se manifeste, réduisant considérablement les défaillances actuelles des ordinateurs quantiques.
Les scientifiques ont réussi à démontrer la « présence » du chat de Schrödinger en utilisant une puce quantique avec un atome d’antimoine. Les implications de cette découverte pour la réduction des erreurs dans les ordinateurs quantiques pourraient être révolutionnaires.