Le Monde selon la PHYSIQUE/PHYSICS WORLD / 2019 MARCH ISSUE 8

Une correspondante vient de m avertir : Les athées ou libres tenseurs   ( matérialistes) risquent la peine de mort dans 13 pays : il s'agit de la Mauritanie, du Soudan, de la Somalie, du Nigeria, du Yémen, de l'Arabie saoudite, des Emirats arabes unis, du Qatar, de l'Iran, du Pakistan, de l'Afghanistan, des Maldives et de la Malaisie. …Diable !Je ne pourrai plus revoir  Maldives  Qatar    ou Emirats !

Trêve de  plaisanterie  voici l’exemplaire de la journée , sélectionné  mais pas comme je vous l’ai indiqué la dernière fois  UN SEUL ARTICLE : et rappelez vous ! la  SCIENCE  passe avant toute espèce d’opinion politique  ,syndicale , religieuse  etc.

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Newsletter Science X week 11

Physicists reverse time using quantum computer

Les physiciens inversent le temps en utilisant l'ordinateur quantique

13 mars 2019, Institut de physique et de technologie de Moscou

 Les physiciens inversent le temps en utilisant l'ordinateur quantique

Crédit: @ tsarcyanide / MIPT

Des chercheurs de l’Institut de physique et de technologie de Moscou se sont associés à des collègues des États-Unis et de la Suisse pour restituer l’état de l’ordinateur quantique une fraction de seconde plus tard. Ils ont également calculé la probabilité qu'un électron dans un espace interstellaire vide revienne spontanément dans son passé récent. L'étude est publiée dans Scientific Reports.

"Ce document fait partie d'une série d'articles sur la possibilité de violer la deuxième loi de la thermodynamique. Cette loi est étroitement liée à la notion de flèche du temps qui établit le sens du temps à sens unique du passé vers le futur", L’auteur principal de l’étude, Gordey Lesovik, dirige le Laboratoire de physique des technologies de l’information quantique du MIPT.

"Nous avons commencé par décrire une soi-disant machine locale à mouvement perpétuel du deuxième type. Puis, en décembre, nous avons publié un article qui traitait de la violation de la deuxième loi via un dispositif appelé le démon de Maxwell", a déclaré Lesovik. "Le dernier article aborde le même problème sous un troisième angle: nous avons créé artificiellement un état qui évolue dans une direction opposée à celle de la flèche thermodynamique du temps."

Qu'est-ce qui différencie l'avenir du passé?

La plupart des lois de la physique ne font aucune distinction entre le futur et le passé. Par exemple, supposons qu'une équation décrive la collision et le rebond de deux boules de billard identiques. Si un gros plan de cet événement est enregistré avec une caméra et lu en sens inverse, il peut toujours être représenté par la même équation. De plus, il n'est pas possible de distinguer dans l'enregistrement s'il a été trafiqué. Les deux versions semblent plausibles. Il semblerait que les boules de billard défient le sens intuitif du temps.

Cependant, imaginez que vous enregistriez une boule de choc brisant la pyramide, les boules de billard se dispersant dans toutes les directions. Dans ce cas, il est facile de distinguer le scénario réel de la lecture inversée. Notre compréhension intuitive de la seconde loi de la thermodynamique est que ce dernier a l'air si absurde: un système isolé reste statique ou évolue vers un état de chaos plutôt que d'ordre.

La plupart des autres lois de la physique n'empêchent pas les boules de billard roulantes de s'assembler en une pyramide, le thé infusé de refluer dans le sachet de thé, ou un volcan de "faire irruption" à l'envers. Mais ces phénomènes ne sont pas observés, car ils imposeraient à un système isolé d’assumer un état plus ordonné sans aucune intervention extérieure, ce qui est contraire à la deuxième loi. La nature de cette loi n'a pas été expliquée en détail, mais les chercheurs ont beaucoup progressé dans la compréhension des principes de base qui la sous-tendent.

Inversion temporelle spontanée

Les physiciens quantiques de MIPT ont décidé de vérifier si le temps pouvait spontanément s'inverser, du moins pour une particule donnée et pour une fraction de seconde. C'est-à-dire qu'au lieu d'entrer en collision avec des boules de billard, ils ont examiné un électron solitaire dans un espace interstellaire vide.

"Supposons que l'électron soit localisé lorsque nous commençons à l'observer. Cela signifie que nous sommes assez sûrs de sa position dans l'espace. Les lois de la mécanique quantique nous empêchent de le savoir avec une précision absolue, mais nous pouvons définir une petite région où l'électron est localisé ", a déclaré Andrey Lebedev, co-auteur de l'étude, de MIPT et de l'ETH Zurich.

Le physicien explique que l'évolution de l'état électronique est régie par l'équation de Schrödinger. Bien que cela ne fasse aucune distinction entre le futur et le passé, la région de l’espace contenant l’électron va s’étendre très rapidement. C'est-à-dire que le système tend à devenir plus chaotique. L'incertitude de la position de l'électron augmente. Ceci est analogue au désordre croissant dans un système à grande échelle - tel qu'une table de billard - en raison de la deuxième loi de la thermodynamique.

 Les physiciens inversent le temps en utilisant l'ordinateur quantique

Les quatre étapes de l'expérience réelle sur un ordinateur quantique reflètent les étapes de l'expérience de pensée impliquant un électron dans l'espace et l'analogie imaginaire avec des boules de billard. Chacun des trois systèmes évolue initialement de l'ordre… plus

"Cependant, l'équation de Schrödinger est réversible", ajoute Valerii Vinokur, co-auteur de l'article, du Argonne National Laboratory, Etats-Unis. "Mathématiquement, cela signifie que sous une certaine transformation appelée conjugaison complexe, l'équation décrira un" barbouillé ". c est a  dire  la localisation des électrons dans une petite région de l’espace au cours de la même période. " Bien que ce phénomène ne soit pas observé dans la nature, il pourrait théoriquement se produire en raison d’une fluctuation aléatoire du fond diffus cosmologique hyperfréquence de l’univers.

L’équipe a entrepris de calculer la probabilité d’observer un électron "étalé" sur une fraction de seconde se localisant spontanément dans son passé récent. Il s’est avéré que même pendant toute la vie de l’univers - 13,7 milliards d’années -En observant 10 milliards d'électrons fraîchement localisés chaque seconde, l'évolution inverse de l'état de la particule ne se produirait qu'une fois. Et même dans ce cas, l'électron ne voyagerait pas plus d'un dix milliardième de seconde dans le passé.

Les phénomènes à grande échelle impliquant des boules de billard et des volcans se déroulent évidemment sur des échelles de temps beaucoup plus grandes et comportent un nombre étonnant d'électrons et d'autres particules. Cela explique pourquoi nous n'observons pas de personnes âgées rajeunissant ni de taches d'encre se séparant du papier.

Inverser le temps sur demande

Les chercheurs ont ensuite tenté d’inverser le temps dans le cadre d’une expérience en quatre étapes. Au lieu d'un électron, ils ont observé l'état d'un ordinateur quantique composé de deux et plus de trois éléments de base appelés qubits supraconducteurs.

Étape 1: Commande. Chaque qubit est initialisé à l'état fondamental, noté zéro. Cette configuration très ordonnée correspond à un électron localisé dans une petite région ou à un rack de boules de billard avant la pause.

Étape 2: Dégradation. L'ordre est perdu. Tout comme l’électron est étalé sur une zone de plus en plus vaste ou le bâti est brisé sur la table de billard, l’état des qubits devient un motif changeant toujours plus complexe de zéros et de nuls. Ceci est réalisé en lançant brièvement le programme d'évolution sur l'ordinateur quantique. En réalité, une dégradation similaire se produirait d'elle-même en raison d'interactions avec l'environnement. Cependant, le programme contrôlé d’évolution autonome permettra la dernière étape de l’expérience.

Étape 3: inversion du temps. Un programme spécial modifie l'état de l'ordinateur quantique de manière à ce qu'il évolue ensuite "à l'envers" du chaos vers l'ordre. Cette opération s'apparente à la fluctuation aléatoire du fond hyperfréquence dans le cas de l'électron, mais cette fois-ci, elle est induite délibérément. Une analogie manifestement louable pour l'exemple du billard serait de donner à la table un coup de pied parfaitement calculé.

Étape 4: Régénération. Le programme d'évolution de la deuxième étape est relancé. Pourvu que le coup de pied ait été donné avec succès, le programme n'entraîne pas plus de chaos mais ramène plutôt l'état des qubits dans le passé, la manière dont un électron barbouillé serait localisé ou les boules de billard retraceraient leurs trajectoires à l'envers la lecture, finissant par former un triangle.

Les chercheurs ont découvert que, dans 85% des cas, l’ordinateur quantique à deux qubits était revenu à l’état initial. Lorsque trois qubits étaient impliqués, d'autres erreurs se produisaient, entraînant un taux de réussite d'environ 50%. Selon les auteurs, ces erreurs sont dues à des imperfections dans l'ordinateur quantique réel. À mesure que des appareils plus sophistiqués seront conçus, le taux d'erreur devrait diminuer.

Il est intéressant de noter que l’algorithme d’inversion temporelle lui-même pourrait s’avérer utile pour rendre les ordinateurs quantiques plus précis. "Notre algorithme pourrait être mis à jour et utilisé pour tester les programmes écrits pour les ordinateurs quantiques et éliminer le bruit et les erreurs", a expliqué Leb

Plus d'informations: G. B. Lesovik et al. Flèche du temps et son inversion sur l'ordinateur quantique IBM, Scientific Reports (2019). DOI: 10.1038 / s41598-019-40765-6

Référence de la revue: Scientific Reports

Source: Institut de physique et de technologie de Moscou

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 MON COMMENTAIRE  

 J ai d énormes critiques à faire et cela vaudra un    article particulier pour demain