Dans une avancée spectaculaire, des chercheurs ont dévoilé un analogue quantique du second principe de la thermodynamique, ouvrant de nouvelles perspectives dans le domaine de l'information quantique. Cette découverte, annoncée en juillet 2025, introduit le concept de « batterie d'intrication », un système quantique permettant des transformations parfaitement réversibles des états quantiques.
Le second principe de la thermodynamique décrit généralement la tendance des systèmes vers le désordre. Cependant, l'application de ce principe dans le domaine quantique représentait un défi considérable. L'approche novatrice de l'équipe repose sur une batterie d'intrication, qui stocke et facilite l'échange d'intrication lors des transformations d'états. On pourrait comparer cela à une sorte de "pompe à intrication", permettant de maintenir l'ordre quantique.
En injectant ou en extrayant de l'intrication de la batterie, les scientifiques ont démontré que toute transformation d'intrication d'états mixtes peut être rendue parfaitement réversible. Cette percée résout le problème de longue date de l'irréversibilité dans la manipulation de l'intrication quantique, en particulier dans le cadre des opérations locales et de la communication classique (LOCC). Pensez aux implications pour le calcul quantique et la cryptographie!
Les implications de cette recherche dépassent la physique théorique, offrant une voie vers la compréhension et le contrôle des réseaux quantiques complexes. Les principes de la batterie d'intrication peuvent être généralisés en « batteries de ressources », préservant d'autres ressources quantiques telles que la cohérence ou l'énergie libre. Cela pourrait révolutionner les futures technologies quantiques, conduisant à des systèmes extrêmement efficaces. On pourrait imaginer des ordinateurs quantiques beaucoup plus performants et moins énergivores.
« Nous pouvons avoir une batterie censée préserver la cohérence ou l'énergie libre, et nous pouvons ensuite formuler un cadre réversible dans ce contexte », explique Alexander Streltsov, l'auteur principal. Ce nouveau cadre offre une preuve unifiée basée sur des principes physiques établis, promettant de remodeler notre compréhension et notre manipulation du monde quantique. Cette avancée pourrait même remettre en question certaines de nos conceptions fondamentales sur l'univers.