Des chercheurs ont découvert comment prédire l’imminence de sauts d’atomes artificiels contenant une information quantique et par la même occasion comment sauver le chat de Schrödinger d’une mort annoncée. Une trouvaille qui pourrait aider à l’épanouissement de l’informatique quantique.

En 1935, le physicien Erwin Schrödinger utilise un paradoxe imagé pour vulgariser les principes de superposition quantique et d’imprédictibilité. L’expérience, totalement virtuelle, consiste à enfermer un chat dans une boîte dotée d’un mécanisme qui tue l’animal (un marteau vient casser une fiole de poison) dès qu’il détecte la désintégration d’un atome d’un corps radioactif. Vu de l’extérieur, personne ne peut savoir si le chat est mort ou vivant tant qu’on n’ouvre pas la boîte. Autrement dit, d’un point de vue quantique, le chat est « mort-vivant », à la fois mort et vivant, illustrant la superposition d’états quantiques. De même, sans ouvrir la boîte pour surveiller ce qui se passe, personne ne peut prédire Evènement qui déclenchera (s’il le déclenche) la désintégration de l’atome. Cet événement est totalement aléatoire et donc imprédictible. Une façon d’illustrer que pour les physiciens les particules atomiques se comportent de façon imprédictible.
En outre, si l’on ouvre la boîte, on constatera si le chat est mort ou vivant, c’est le principe de la décohérence quantique qui implique que l’observation détruit l’état quantique.

Les chercheurs de l’université de Yale viennent toutefois de jeter un grand trouble dans le monde de la physique quantique. Leur expérience pourrait notamment avoir des implications importantes dans la concrétisation d’une informatique quantique fiable et opérationnelle en résolvant l’une de ses plus grosses faiblesses : l’imprédictibilité des Qubits.

Dans leur étude publiée dans la revue Nature, ils expliquent que les résultats de leur expérience « démontrent que l’évolution de chaque saut complété est continue, cohérente et déterministe. Nous exploitons ces propriétés, en utilisant la surveillance et la rétroaction en temps réel, pour attraper et inverser les sauts quantiques à mi-vol, empêchant ainsi leur achèvement de manière déterministe ».

Concrètement, les chercheurs ont découvert non seulement comment attraper un atome artificiel au milieu d’un « saut quantique », mais également comment inverser ce saut pour qu’il n’aboutisse pas.
Dès lors, ils peuvent détecter l’événement et empêcher la désintégration de l’atome (car celle-ci requiert un saut quantique), sauvant par la même occasion le chat de Schrödinger…

Pour les chercheurs, cette expérience montre surtout qu’il y a encore bien des choses à découvrir sur le fonctionnement de la mécanique quantique et que toute l’histoire n’a pas encore été écrite.

Selon eux, « cette découverte établit de nouvelles fondations dans l’exploration des techniques d’intervention en temps réel pour contrôler les systèmes quantiques, telles que la détection précoce des syndromes d’erreur dans la correction d’erreurs quantiques ». Or la correction des erreurs inhérentes à l’informatique quantique est sans doute l’un des principaux freins à son éclosion. Plus une machine quantique possède de qubits, plus elle est soumise aux erreurs. Autrement dit, la découverte n’est pas seulement une bonne nouvelle pour les chats imaginaires de scientifiques inspirés, mais aussi une bonne nouvelle pour le futur de l’informatique quantique…