Les physiciens utilisent des outils de simulation quantique pour étudier et comprendre l’état exotique de la matière


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  • Les physiciens ont démontré comment les simulations utilisant l’informatique quantique peuvent permettre l’observation d’un état distinctif de la matière hors de son équilibre normal. Ces nouveaux états de la matière pourraient un jour conduire à des développements dans le stockage rapide et puissant de l’information quantique et dans la science des mesures de précision.

    Thomas Iadecola a parcouru le titre du dernier article de recherche qui comprend ses travaux théoriques et analytiques, expliquant patiemment la simulation quantique numérique, les systèmes Floquet et les phases topologiques à symétrie protégée.

    Il a ensuite offert des explications sur les systèmes hors équilibre, les cristaux de temps, la périodicité 2T et le prix Nobel de physique 2016.

    Le coin d’Iadecola de la physique quantique de la matière condensée – l’étude de la façon dont les états de la matière émergent des collections d’atomes et de particules subatomiques – peut être contre-intuitif et nécessite une explication au plus à chaque tour et terme.

    L’essentiel, comme l’a expliqué l’Académie royale des sciences de Suède en annonçant ce prix de physique 2016 à David Thouless, Duncan Haldane et Michael Kosterlitz, est que les chercheurs révèlent de plus en plus les secrets de la matière exotique, « un monde inconnu où la matière peut prendre des états étranges. »

    Le nouvel article publié dans la revue Nature et co-écrit par Iadecola, professeur adjoint de physique et d’astronomie à l’Université d’État de l’Iowa et scientifique du Laboratoire national d’Ames, décrit des simulations utilisant l’informatique quantique qui ont permis l’observation d’un état distinctif de la matière extraite de son équilibre normal.

    L’auteur correspondant de l’article est Dong-Ling Deng de l’Université Tsinghua à Pékin, en Chine. Deng et Iadecola ont travaillé ensemble en 2017 et 2018 en tant que chercheurs postdoctoraux à l’Université du Maryland.

    « Notre travail ouvre la voie à l’exploration de nouvelles phases de non-équilibre de la matière », ont écrit les auteurs dans un résumé de leur article.

    Pour vous et moi, ces nouveaux états de la matière pourraient un jour fournir des propriétés uniques et utiles pour les nouvelles technologies. Les applications possibles dans le traitement de l’information quantique comprennent la science de la mesure de précision et le stockage de l’information.

    Pour ce projet, Iadecola était un scientifique de soutien qui a contribué au travail théorique et à l’analyse des données. Par exemple, « Dans un projet collaboratif comme celui-ci, mon rôle est d’aider à définir les questions auxquelles les expérimentateurs doivent répondre », a-t-il déclaré.

    La principale question à laquelle ils ont répondu dans cet article est de savoir comment une plate-forme informatique quantique peut être utilisée pour étudier et comprendre des états exotiques de la matière.

    « Cet article démontre que les chercheurs disposent d’une très belle plate-forme de simulation quantique numérique », a déclaré Iadecola. « Cette plate-forme peut également être appliquée à d’autres problèmes intéressants en physique quantique à plusieurs corps. »

    Le projet concorde avec le travail que Iadecola commencera cet été dans le cadre d’une subvention CAREER de 470 000 $ de la National Science Foundation sur cinq ans.

    La subvention soutiendra les travaux théoriques sur les systèmes quantiques à plusieurs particules, y compris l’étude de la manière dont les états quantiques délicats peuvent être préservés. Cette préservation permettrait aux états d’être utilisés pour le calcul quantique, une nouvelle technologie qui utilise la dynamique quantique pour traiter et stocker des informations.

    La subvention aidera également Iadecola à développer un programme interdisciplinaire en informatique quantique dans l’État de l’Iowa pour aider à « développer le vivier de talents quantiques ».

    Bien que le projet soit entièrement axé sur la théorie et l’éducation, un résumé indique qu’il sera abordé « avec une vue sur les technologies quantiques émergentes ».

    « Nous réfléchissons à de nouveaux phénomènes », a déclaré Iadecola. « La réalisation de ces phénomènes sur le matériel quantique actuel pourrait préparer le terrain pour nous diriger vers ces applications dans le traitement de l’information quantique. »

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université d’État de l’Iowa. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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