Les mathématiques pour assurer un meilleur contrôle quantique

Les systèmes quantiques sont développés pour de nombreuses applications dont la mesure et le contrôle de haute précision, le calcul et la génération de lumière. Des scientifiques financés par l'UE visent à développer de nouvelles méthodes compatibles avec le monde quantique via des travaux sur le projet QCEC («Quantum control and error correction with discrete and continuous variables»).

QCEC a apporté des résultats avec d'importantes implications pour les fondations de la théorie quantique, le traitement des informations quantiques et le problème fondamental de l'unification de la théorie quantique avec la relativité générale. Une section importante de la recherche portait sur l'ordre causal, l'un des concepts les plus fondamentaux de notre univers et du temps - en essence la condition selon laquelle un effet vient après sa cause.

Les scientifiques ont indiqué dans Nature Communications que, à l'aide d'un nouveau cadre qu'ils ont développé, des corrélations quantiques sans ordre causal pouvaient se produire. Ils ont également démontré que dans une limite classique, l'ordre causal prévaut toujours, suggérant que l'espace-temps puisse émerger d'une structure plus fondamentale. Sur cette base, une étude importante a produit une formule opérationnelle de la théorie quantique sans durée ou structure causale prédéfinies. Le cadre peut également décrire les relations causales exotiques telles que celles que l'on peut attendre dans le contexte de la gravité quantique.

Une différence importante du contrôle quantique par rapport au contrôle classique est que la mesure même change la dynamique du système et introduit du bruit et des composants non-linéaires. Les scientifiques ont réalisé d'importants progrès dans le contrôle quantique et dans la correction d'erreur, fournissant de nouveaux outils pour la manipulation des informations quantiques et leur protection contre le bruit.

Le développement des dispositifs quantiques pour une variété d'applications dans la recherche de base et l'industrie est devenu l'objectif de plus en plus de recherches. Les résultats du projet QCEC relatifs à l'ordre causal, au contrôle du feedback et à la correction des erreurs dans les systèmes quantiques ne pouvaient pas être plus pertinents avec ces incroyables nouvelles découvertes et ces développements attendus dans un futur proche.