Ingénierie micro-ondes des hamiltoniens XXZ programmables dans les réseaux d'atomes de Rydberg
La simulation quantique consiste à utiliser un processeur quantique pour résoudre des problèmes de nature quantique, par exemple la description du comportement des aimants à très basse température. Ces dernières années, ce paradigme a été utilisé avec succès pour comprendre des problèmes complexes de physique des corps multiples.
Plusieurs plateformes quantiques existantes peuvent être utilisées à cette fin, en mettant en œuvre des hamiltoniens intéressants pour des problèmes spécifiques. Mais les succès obtenus restent liés aux propriétés intrinsèques de ces plateformes, qui limitent l'éventail des hamiltoniens pouvant être simulés.
Les plateformes basées sur des atomes de Rydberg maintenus dans des réseaux de pinces optiques sont connues pour exceller dans la simulation quantique. Par exemple, elles ont été utilisées pour sonder l'ordre antiferromagnétique en deux et trois dimensions, en utilisant des réseaux contenant jusqu'à des centaines d'atomes. Ces configurations ont également permis aux chercheurs d'étudier des phases exotiques et des transitions de phase quantiques.
Mais aujourd'hui, une collaboration de chercheurs va plus loin en mettant en œuvre la simulation quantique de modèles qui ne sont pas natifs de la plateforme, comme l'illustre l'article "Ingénierie micro-ondes des hamiltoniens XXZ programmables dans des réseaux d'atomes de Rydberg". L'article a été publié début avril 2022, par des universitaires de l'Université Paris-Saclay, de l'Université de Heidelberg, et des chercheurs de PASQAL, leader dans le domaine des ordinateurs quantiques à atomes neutres. Ils ont conçu des hamiltoniens XXZ en utilisant l'interaction dipôle-dipôle résonante entre les atomes de Rydberg dans des réseaux couplés à un champ de micro-ondes résonant. À titre d'illustration, ils ont appliqué cette ingénierie à deux situations emblématiques de la physique des spins : le modèle de Heisenberg dans des réseaux carrés 2D et la dynamique d'un mur de domaine dans une chaîne 1D. Les résultats des expériences mettent en évidence la polyvalence des processeurs quantiques basés sur Rydberg et élargissent la gamme des modèles qui peuvent être étudiés.
Toutes les plateformes de simulation quantique s'efforcent d'améliorer leur programmabilité. L'article "Microwave Engineering of Programmable XXZ Hamiltonians in Arrays of Rydberg Atoms" montre la polyvalence d'un simulateur quantique basé sur Rydberg, au-delà de la mise en œuvre d'hamiltoniens natifs. Nous nous rapprochons maintenant de la réalisation d'un simulateur quantique entièrement programmable.
A propos de Pasqal
Pasqal construit des ordinateurs quantiques à partir d'atomes neutres ordonnés en réseaux 2D et 3D dans le but d'apporter un avantage quantique pratique à ses clients pour résoudre les problèmes du monde réel, en particulier dans la simulation et l'optimisation quantiques. Pasqal a été fondée en 2019 par Georges-Olivier Reymond, Christophe Jurczak, le professeur Dr. Alain Aspect, le Dr. Antoine Browaeys et le Dr. Thierry Lahaye. Basée à Palaiseau et Massy, au sud de Paris, Pasqal a obtenu plus de 40 millions d'euros de financement combinant fonds propres et non dilutifs auprès de Quantonation, du Fonds d'innovation de la Défense, de Runa Capital, de BPI France, d'ENI et de Daphni.
Site web :www.pasqal.com
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