Un ordinateur quantique tisse la trame de l'espace-temps à partir d'intrication
Sur un ordinateur quantique à 36 ions d'ytterbium, on a construit un modèle d'espace-temps qui tient dans quelques dizaines de qubits. Les ions sont piégés et contrôlés par des impulsions laser, et leurs états s'intriquent de manière à former une charpente semblable aux poutres d'un bâtiment invisible. Chaque poutre est une liaison entre deux qubits, et plus ces liaisons sont nombreuses, plus la construction est solide.
L'expérience a vérifié une formule que l'on ne connaissait auparavant que sur le papier. Dans le code sans magie, la « proto-aire » mesurée restait égale à deux, quelle que soit la variation de l'intrication des qubits internes. Cela signifie que la frontière du code surveille l'intérieur au bit près : si quelque chose change à l'intérieur, la frontière met aussitôt à jour son information, et l'aire ne bouge pas.
Ensuite, on a ajouté de la magie au code. Dans le monde quantique, la magie n'est pas un tour de passe-passe, mais une ressource que l'on ne peut pas obtenir à partir d'opérations ordinaires, celles qui couvrent les schémas stabilisateurs. Un décalage des angles de rotation des portes de quelques fractions de radian a activé cette ressource, et la proto-aire a commencé à croître avec l'intrication intérieure. Plus il y a de magie, plus la pente est raide : à la valeur maximale, la différence entre les points extrêmes a atteint environ 0,2.
La seconde expérience a relié deux codes de ce type, comme deux bâtiments entre lesquels on a percé un couloir commun. Plus on intriquait les qubits d'un code avec ceux de l'autre, plus la proto-aire diminuait. Cela ressemble à un pont entre deux régions de l'espace qui se raccourcit lorsqu'on le « coud » par une plus grande liaison quantique. Les pentes obtenues allaient de −0,17 à −0,91 selon la taille du schéma et la proportion de magie.
Le bilan ramène à l'image de la charpente : l'intrication fournit les poutres, et la magie les transforme en assemblages vivants qui permettent au bâtiment de changer de forme en réponse aux événements intérieurs. Pour la première fois, un ordinateur quantique l'a montré en laboratoire, et non dans une équation.
L'expérience a utilisé jusqu'à 56 portes ZZ à deux qubits dans un même circuit, et pour la tomographie d'un état à trois qubits, il a fallu mesurer 27 bases de Pauli différentes, chacune avec 2100 exécutions. Au total, plus de 10^6 mesures ont été effectuées.
L'idée que l'espace-temps puisse être « tissé » d'intrication quantique fait écho au roman de Greg Egan « L'Échelle de Schild », où des physiciens découvrent que le vide possède une structure cachée, ainsi qu'au concept « It from Qubit » de John Wheeler, popularisé en science-fiction.