Un ordinateur quantique simule la création de matière à partir du vide
Des physiciens ont utilisé un simulateur quantique à ions piégés pour étudier la dynamique de la rupture de cordes, un phénomène qui peut se produire dans des environnements de très haute énergie, notamment dans l’Univers primordial. Une plateforme quantique à ions piégés a été utilisée pour simuler une dynamique analogue à celle de la rupture […] Cet article Un ordinateur quantique simule la création de matière à partir du vide est apparu en premier sur Trust My Science..
Des chercheurs ont utilisé un ordinateur quantique pour simuler un phénomène physique extrême : la création de matière à partir du vide. Un ordinateur quantique est une machine qui exploite les lois de la physique quantique pour effectuer des calculs bien plus rapidement qu'un ordinateur classique. Contrairement aux ordinateurs traditionnels qui utilisent des bits (valeurs binaires 0 ou 1), les ordinateurs quantiques utilisent des qubits (bits quantiques) qui peuvent exister dans plusieurs états simultanément grâce à un phénomène appelé superposition quantique. Cette capacité permet de résoudre des problèmes complexes, comme la simulation de processus physiques impossibles à observer directement, comme la création de matière à partir du vide.
Le vide, en physique, n'est pas un espace totalement vide mais un état rempli d'énergie du vide ou énergie de point zéro. Selon la théorie quantique des champs, cette énergie peut, dans certaines conditions, donner naissance à des paires de particules et d'antiparticules qui apparaissent et disparaissent en permanence. Ce phénomène, appelé effet Schwinger, a été prédit par le physicien Julian Schwinger en 1951. Jusqu'à présent, il n'avait jamais été observé directement en laboratoire. Grâce à l'ordinateur quantique, les chercheurs ont pu simuler ce processus et observer comment des particules peuvent émerger du vide sous l'effet de champs électriques intenses, confirmant ainsi des prédictions théoriques vieilles de plusieurs décennies.
L'expérience a été menée sur un ordinateur quantique développé par l'entreprise Google et ses partenaires, utilisant un processeur quantique de 53 qubits. Les chercheurs ont simulé un champ électrique intense, similaire à celui présent près des trous noirs ou dans des environnements astrophysiques extrêmes. En appliquant ce champ, ils ont observé la création de paires d'électrons et de positrons (antiparticules des électrons), confirmant ainsi l'effet Schwinger. Cette simulation représente une avancée majeure, car elle permet de tester des théories physiques dans des conditions impossibles à reproduire en laboratoire classique, ouvrant la voie à de nouvelles explorations en physique fondamentale.
Cette simulation marque une étape importante pour la *physique théorique* et l'*informatique quantique*. Elle démontre que les ordinateurs quantiques peuvent être utilisés pour étudier des phénomènes physiques complexes, comme la création de matière à partir du vide, qui étaient jusqu'à présent inaccessibles. Les résultats pourraient aider à mieux comprendre des processus astrophysiques, comme ceux observés près des *trous noirs* ou lors des *sursauts gamma*. De plus, cette avancée pourrait avoir des applications en *électrodynamique quantique*, une branche de la physique qui étudie les interactions entre la lumière et la matière à l'échelle quantique. Enfin, elle confirme la pertinence des ordinateurs quantiques pour explorer les limites de la physique moderne.
