Simulateur quantique : comment vérifier le pont entre le modèle et la réalité ✛ ✎

Original: "What is a quantum simulator?"
· T. H. Johnson, S. R. Clark, D. Jaksch
arXiv:1405.2831 · 2014-05-12 · arXiv non-exclusive · analyse indépendante · 1 min
Un simulateur quantique est un dispositif qui teste un modèle de système physique en exploitant les effets quantiques.

Pour comprendre un système quantique complexe, les scientifiques construisent un autre système quantique qui se comporte de la même manière. C'est comme construire un petit pont sur une rivière pour comprendre comment se comportera un grand pont. Mais comment savoir que le petit pont ne trompera pas ? La réponse : la simulation n'est pas une simple démonstration, c'est un pont entre le modèle et la réalité, et il faut en tester la solidité.

La simulation est la première étape : d'abord, l'appareil reproduit le modèle, puis on compare le modèle au système réel. Le calcul, lui, est un calcul garanti exact qui ne nécessite pas de se référer à la réalité.

La confiance en un simulateur n'est pas une propriété objective, mais le résultat d'un processus de vérification : des tests, des comparaisons et une accumulation progressive de confiance. Tout comme on fait confiance à un pont après que des milliers de camions l'ont traversé, on fait confiance à un simulateur après que ses prédictions ont coïncidé avec la réalité dans des milliers de cas. À l'avenir, lorsque les simulateurs commenceront à surpasser les ordinateurs classiques, la vérification de leur fiabilité deviendra la tâche principale.

Le terme « simulateur quantique » est souvent attribué à Richard Feynman, qui a suggéré en 1982 que les systèmes quantiques sont mieux modélisés par des dispositifs quantiques. Cependant, l'idée même d'utiliser un système physique pour en étudier un autre remonte aux anciens modèles mécaniques des corps célestes.

\hat{\rho}(t) = \sum_{s,i} p(\{N_{s,i}\}, t) |\{N_{s,i}\}, t\rangle\langle\{N_{s,i}\}, t|
Un dispositif est classique si son état peut être décrit par des probabilités d'occupation des modes à une particule sans cohérences entre eux.
Scientifiques
Erwin SchrödingerHugh Everett IIIDavid HilbertJohn von NeumannDavid DeutschJohn Stewart Bell
Notions
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