Une machine quantique pour générer plusieurs futurs possibles

Publié le 10.04.2019 | Phys.org | Traduction : VERTICAL PROJECT MEDIA


Des scientifiques construisent une machine pour générer une superposition quantique de futurs possibles. Dans le film "Avengers : Infinity War" sorti en 2018, le Dr Strange observait 14 millions de futurs possibles en cherchant un scénario dans lequel les héros seraient victorieux. Peut-être aurait-il eu plus de facilité avec l'aide d'un ordinateur quantique ?


Une image du dispositif expérimental utilisé pour l'expérience. 
Crédit: Griffith's University

Une équipe de chercheurs de l’Université technologique de Nanyang, à Singapour (NTU Singapore) et de l’Université Griffith, en Australie, a construit un prototype de dispositif quantique capable de générer tous les futurs possibles dans le cadre d’une superposition quantique simultanée.

"Lorsque nous pensons à l'avenir, nous sommes confrontés à un vaste éventail de possibilités", explique le professeur adjoint Mile Gu de NTU Singapour, qui a dirigé le développement de l'algorithme quantique sur lequel repose le prototype.

« Ces possibilités se développent de manière exponentielle à mesure que nous progressons. Par exemple, même si nous n’avons que deux possibilités de choix à la minute, il existe 14 millions de futurs possibles sur un laps de temps de moins d’une demi-heure. »

En moins d’une journée, leur nombre dépasse le nombre d’atomes dans l’univers.

Cependant, ce que le professeur Mile Gu et son groupe de recherche ont compris, c'est qu'un ordinateur quantique peut examiner tous les futurs possibles en les intégrant dans une superposition quantique, semblable au célèbre chat de Schrödinger, à la fois vivant et mort.

Pour réaliser ce projet, ils se sont associés au groupe expérimental dirigé par le professeur Geoff Pryde de l’Université Griffith. Ensemble, l’équipe a mis au point un processeur d’information photonique quantique spécialement conçu à cet effet et dans lequel les résultats de futurs potentiels d’un processus de décision sont représentés par les emplacements des photons-particules quantiques de lumière. Ils ont ensuite démontré que l’état du dispositif quantique était une superposition de multiples futurs potentiels, pondérés par leur probabilité de réalisation.
 
« Le fonctionnement de cet appareil est inspiré par le lauréat du prix Nobel Richard Feynman », selon le Dr Jayne Thompson, membre de l'équipe de Singapour.

« Lorsque Feynman a commencé à étudier la physique quantique, il s'est rendu compte que lorsqu'une particule se déplace d'un point A à un point B, elle ne suit pas nécessairement un seul chemin. Au lieu de cela, elle traverse simultanément tous les chemins possibles en reliant les différents points. Notre travail consiste à exploiter et approfondir l’étude de ce phénomène dans le but de modéliser les futurs statistiques. »
 
La machine a déjà mis en application cela en mesurant à quel point notre préférence pour un choix spécifique dans le présent peut produire un impact sur le futur.

« Notre approche consiste à synthétiser une superposition quantique de tous les futurs possibles. »

Farzad Ghafari, membre de l'équipe expérimentale, explique :

« En interférant ces superpositions les unes avec les autres, nous pouvons totalement éviter d’observer chaque futur possible de manière individuelle. En fait, de nombreux algorithmes d'intelligence artificielle (AI) actuels apprennent en observant à quel point de petits changements dans leur comportement peuvent conduire à des résultats différents dans le futur, de manière à ce que nos techniques puissent permettre aux IA améliorées quantiques d’apprendre l’effet de leurs actions beaucoup plus efficacement. »
 
L’équipe note que, même si leur prototype actuel simule un maximum de 16 futurs simultanément, l’algorithme quantique sous-jacent peut en principe évoluer sans limites. 

« C'est ce qui rend le terrain tellement excitant", a déclaré Pryde. "Cela rappelle beaucoup les ordinateurs classiques des années 1960. Bien que peu ait pu imaginer les nombreuses utilisations possibles des ordinateurs classiques dans les années 1960, nous ne savons toujours rien de ce que peuvent réaliser les ordinateurs quantiques. Chaque découverte d'une nouvelle application fournit de nouvelles impulsions pour leur développement technologique ».
 
Le travail est présenté dans un article à paraître dans la revue Nature Communications

Sourcephys.org