Des avancées récentes en physique quantique ont révélé des informations significatives sur la nature de l'entropie et ses implications pour le traitement de l'information quantique (QIP). Une équipe de recherche de l'Université technique de Vienne, en Autriche, a publié des résultats le 29 janvier 2025, clarifiant la relation entre les systèmes quantiques et la deuxième loi de la thermodynamique. Traditionnellement, cette loi stipule que l'entropie dans les systèmes fermés tend à augmenter, conduisant au désordre. Cependant, l'étude montre que lorsque l'entropie est définie d'une manière compatible avec les principes quantiques, elle augmente également dans les systèmes quantiques, s'alignant sur les attentes thermodynamiques.
Le professeur Marcus Huber et son équipe ont démontré que les états d'entropie de Shannon faibles évoluent vers des états d'entropie plus élevés au fil du temps, confirmant que les systèmes quantiques respectent les lois thermodynamiques dans des conditions spécifiques. Cette compréhension est cruciale pour le développement de nouvelles technologies quantiques, en particulier celles impliquant des systèmes à plusieurs particules, où la réconciliation de la théorie quantique avec la thermodynamique est essentielle.
Le même jour, une autre étude révolutionnaire a rapporté des observations en temps réel des corrélations ultrarapides d'EPR optiques, une ressource fondamentale pour le QIP. Les chercheurs ont réalisé cet exploit en utilisant un amplificateur paramétrique optique à base de guide d'ondes de 6 THz, améliorant l'efficacité des détecteurs homodynes à bande passante de 70 GHz, qui sont essentiels aux télécommunications 5G. Cette innovation permet des mesures d'état quantique à des vitesses sans précédent, marquant un changement d'échelles de temps de nanosecondes à picosecondes.
La corrélation quantique observée de 4,5 dB en dessous du niveau de bruit de tir dans des paquets d'ondes ayant une période de 40 ps montre le potentiel d'extension des états intriqués pour diverses applications de QIP, y compris le calcul quantique et la communication sécurisée. La compatibilité de cette technologie avec les infrastructures de communication optique existantes suggère une intégration fluide dans les futurs réseaux quantiques.
Ces découvertes avancent non seulement la compréhension théorique mais ouvrent également la voie à des applications pratiques dans les technologies quantiques, améliorant l'efficacité et la vitesse des systèmes d'information quantique à l'échelle mondiale.