Europe Solidaire

Les calclateurs quantiques nous aideront à mieuxc comprendre ce qui se passe au cœur du LHC du CERN (Grand Accélérateur-Collisionneur de particules). Ils devraient faire bien mieux, en nous introduisant progressivement au coeur de la physique fondamentale, physique nucléaire et physique des particules.

Deux groupes de chercheurs, dans deux expériences différentes, dont on trouvera ci-dessous les références et les résumés, en ont apporté la preuve. Il s’agissait de montrer comment des particules chargées donc très énergétiques, se comportaient dans des champs quantiques analogues à ceux que l’on rencontre dans la théorie quantique des champs

https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_quantique_des_champs

Ceux-ci s’étendent à travers l’espace et exercent des forces sur les particules comme sur les astres. L’on commence seulement à découvrir leurs analogues, à une toute autre échelle, dans les accélérateurs.

Les chercheurs utilisèrent des calculateurs quantiques extrêmement refroidis et commandés par des lasers. Nous n’insisterons pas ici sur ces expériences qui sortent du cadre de cet article. Leurs auteurs estiment que des calculateurs quantiques de plus grande taille pourraient aborder des questions aujourd’hui sans réponses, tant en physique des particules qu’en cosmologie.

Sources

Published: 04 June 2025

Observation of string breaking on a (2 + 1)D Rydberg quantum simulator

Nature volume 642, pages 321–326 (2025

Abstract

Lattice gauge theories (LGTs) describe a broad range of phenomena in condensed matter and particle physics. A prominent example is confinement, responsible for bounding quarks inside hadrons such as protons or neutrons¹. When quark–antiquark pairs are separated, the energy stored in the string of gluon fields connecting them grows linearly with their distance, until there is enough energy to create new pairs from the vacuum and break the string. Although these phenomena are ubiquitous in LGTs, simulating the resulting dynamics is a challenging task². Here we report the observation of string breaking in synthetic quantum matter using a programmable quantum simulator based on neutral atom arrays^3,4,5. We show that a (2 + 1)-dimensional LGT with dynamical matter can be efficiently implemented when the atoms are placed on a Kagome geometry⁶, with a local U(1) symmetry emerging from the Rydberg blockade⁷. Long-range Rydberg interactions naturally give rise to a linear confining potential for a pair of charges, allowing us to tune both their masses and the string tension. We experimentally probe string breaking in equilibrium by adiabatically preparing the ground state of the atom array in the presence of defects, distinguishing regions within the confined phase dominated by fluctuating strings or by broken string configurations. Finally, by harnessing local control over the atomic detuning, we quench string states and observe string-breaking dynamics exhibiting a many-body resonance phenomenon. Our work provides opportunities for exploring phenomena in high-energy physics using programmable quantum simulators

Visualizing dynamics of charges and strings in (2 + 1)D lattice gauge theories

Nature volume 642, pages 315–320 (2025)

Abstract

Lattice gauge theories (LGTs)^1,2,3,4 can be used to understand a wide range of phenomena, from elementary particle scattering in high-energy physics to effective descriptions of many-body interactions in materials^5,6,7. Studying dynamical properties of emergent phases can be challenging, as it requires solving many-body problems that are generally beyond perturbative limits^8,9,10. Here we investigate the dynamics of local excitations in a Lattice gauge theories (LGTs)^1,2,3,4 can be used to understand a wide range of phenomena, from elementary particle scattering in high-energy physics to effective descriptions of many-body interactions in materials^5,6,7. Studying dynamical properties of emergent phases can be challenging, as it requires solving many-body problems that are generally beyond perturbative limits^8,9,10. Here we investigate the dynamics of local excitations in a GT using a two-dimensional lattice of superconducting qubits. We first construct a simple variational circuit that prepares low-energy states that have a large overlap with the ground state; then we create charge excitations with local gates and simulate their quantum dynamics by means of a discretized time evolution. As the electric field coupling constant is increased, our measurements show signatures of transitioning from deconfined to confined dynamics. For confined excitations, the electric field induces a tension in the string connecting them. Our method allows us to experimentally image string dynamics in a (2+1)D LGT, from which we uncover two distinct regimes inside the confining phase: for weak confinement, the string fluctuates strongly in the transverse direction, whereas for strong confinement, transverse fluctuations are effectively frozen^11,12. We also demonstrate a resonance condition at which dynamical string breaking is facilitated. Our LGT implementation on a quantum processor presents a new set of techniques for investigating emergent excitations and string dynamics.

Nour republions ici, en la remerciant, un article de Isabelle Dunné
L’ordinateur quantique : tout comprendre en 15 minutes

• Les qubits peuvent représenter à la fois 0 et 1, contrairement aux ordinateurs classiques. Ils effectuent plusieurs calculs en même temps grâce à leur état superposé, accélérant la résolution de problèmes complexes.
• À l’heure actuelle, un processeur quantique est encore au stade exploratoire : il prend beaucoup de place et l’optique sophistiquée nécessaire pour contrôler les qubits se compose de lasers, de lentilles et de miroirs.
• Pour qu’un ordinateur quantique fonctionne, il doit être capable de corriger les erreurs dues à la nature imparfaite du matériel actuel et qui empêchent d’arriver au résultat final du calcul.
• L’ordinateur quantique ne remplacera pas l’ordinateur personnel ou le smartphone, les premiers clients seront certainement les gouvernements et les grandes entreprises plutôt que le grand public.

Les ordinateurs quantiques fonctionnent avec des bits quantiques, ou qubits, qui, contrairement aux bits informatiques standard ayant une valeur de soit 0 soit 1, peuvent être à la fois 0 et 1. Cette caractéristique signifie que les ordinateurs quantiques pourraient être beaucoup plus rapides que les ordinateurs classiques pour de nombreuses tâches. Ils pourraient également être utilisés pour résoudre certains problèmes qu’un ordinateur classique ne peut pas résoudre. 

« Un ordinateur quantique manipulera de nombreux qubits dans un état massivement superposé : 0000 plus 1111, par exemple, explique Landry Bretheau. Dans cet état “intriqué”, plusieurs calculs peuvent être effectués en parallèle. Un exemple concret : imaginez que le calcul, le problème, soit de sortir d’un labyrinthe. Comment s’y prendre ? Un être humain ou un programme informatique va tester différents chemins. À chaque fois, il arrivera à une impasse, puis revendra sur ses pas. Il testera ainsi tous les chemins jusqu’à ce qu’il sorte du labyrinthe. Mais un système quantique peut être dans une superposition d’états, c’est-à-dire qu’il peut se trouver à plusieurs endroits en même temps. Il peut donc essayer d’explorer les différents chemins en parallèle et sortir du labyrinthe plus rapidement. »

Les qubits peuvent être fabriqués à partir de différentes plateformes ou briques de base matérielles, telles que les qubits supraconducteurs, les particules élémentaires ou les ions piégés. D’autres méthodes en devenir sont les processeurs quantiques photoniques qui utilisent la lumière. « Nous utilisons le terme d’ordinateur quantique, mais il serait préférable de parler de processeur quantique, car l’intégralité d’un calcul ne peut pas être implémentée sur un ordinateur quantique, seulement une petite partie, explique Loïc Henriet. Nous aurons toujours besoin d’un processeur classique pour orchestrer l’ensemble des taches de calcul. »

À l’heure actuelle, un processeur quantique est encore au stade exploratoire : il prend beaucoup de place — par exemple, celui sur lequel travaille l’équipe de Loïc Henriet occupe une grosse boîte de 3 mètres sur 2 mètres sur 2 mètres. Un vide très poussé, de 10^-11 mbar, est également nécessaire pour placer les qubits dans des positions bien définies dans l’espace. Cela correspond à peu près à la pression à la surface de la lune.

L’optique sophistiquée nécessaire pour contrôler les qubits se compose de lasers, de lentilles et de miroirs. Pour coordonner le fonctionnement de chacun de ces différents équipements (qui constituent le matériel ou hardware) et de les synchroniser, un logiciel embarqué est nécessaire. Ce logiciel correspond au système d’exploitation du processeur quantique.

Applications potentielles

Il existe de nombreux domaines dans lesquels un ordinateur quantique pourrait s’avérer plus utile qu’un ordinateur conventionnel, que ce soit en termes de temps de calcul ou de qualité des résultats obtenus. L’exemple le plus connu est l’algorithme de Shor, qui permet de factoriser efficacement un grand nombre en facteurs premiers, pour des applications en cryptographie et en sécurité informatique, par exemple. Les ordinateurs quantiques seront également très performants dans l’utilisation d’algorithmes spéciaux pour résoudre des problèmes d’optimisation complexes, tels que ceux liés à l’ordonnancement, au routage et à la logistique. Ces problèmes consistent à trouver la solution optimale parmi un grand nombre de possibilités — le plus célèbre étant le problème du « voyageur de commerce », qui doit trouver l’itinéraire le plus court possible entre plusieurs villes. Les entreprises de livraison et de logistique voudront certainement de ce fait adopter la technologie quantique.

Les problèmes liés à la réactivité des molécules en bénéficieront également. « Il y a beaucoup de recherches dans ce domaine, explique Loïc Henriet. Avec un processeur quantique, nous pourrons effectuer des calculs beaucoup plus efficaces pour déterminer la réactivité de certaines protéines, par exemple, ce qui aura d’énormes applications pour l’industrie pharmaceutique et la synthèse de nouveaux médicaments. Nous pourrons également calculer les propriétés de nouveaux matériaux qui présentent un intérêt dans de nombreux domaines technologiques. »

L’apprentissage automatique et l’intelligence artificielle sont également des domaines d’application importants, car les ordinateurs quantiques devraient être en mesure d’améliorer les algorithmes d’apprentissage automatique — potentiellement de manière spectaculaire — en fournissant des routines d’optimisation plus rapides et plus efficaces ou en explorant de nouveaux modèles et de nouvelles architectures. Il pourrait s’agir d’un nouveau marché massif, mais il dépendra de la construction d’ordinateurs quantiques pratiques à grande échelle et du développement d’algorithmes et d’applications capables de tirer parti de leurs capacités uniques.

Vers l’universalité

Pour qu’un ordinateur quantique fonctionne, il doit être « universel », c’est-à-dire qu’il doit être capable de corriger les erreurs dues à la nature imparfaite du matériel actuel et qui empêchent d’arriver au résultat final du calcul. La cause principale de ces erreurs est la décohérence des qubits eux-mêmes, qui détruit le caractère quantique des qubits et les ramène à l’état de bits classiques. La décohérence est provoquée par l’interaction des qubits avec leur environnement. 

La véritable difficulté consiste donc à isoler efficacement le système. Pour ce faire, les qubits doivent généralement fonctionner à une température proche de 0 K, tout en étant protégés les uns des autres et de l’environnement. En plus de cela, des techniques de correction d’erreurs quantiques (QEC) peuvent être utilisées dans le but d’atteindre une « informatique quantique tolérante aux pannes ». Ces techniques consistent à utiliser un grand nombre de qubits pour créer un « qubit logique » beaucoup moins sujet aux erreurs. Selon les experts, un véritable « avantage », ou « suprématie » quantique ne pourra être atteint que lorsque les ordinateurs quantiques fonctionneront avec un million de qubits. Et comme le record actuel est encore inférieur à 100 qubits, il reste encore beaucoup de chemin à parcourir.

Les défis importants

Si, en théorie, rien n’empêche la création d’ordinateurs quantiques à grande échelle, il faut d’abord résoudre certains problèmes d’ingénierie d’envergure. « Les entreprises considèrent l’informatique quantique comme un investissement stratégique et ne veulent pas rater le virage, explique Loïc Henriet. Ce n’est plus maintenant une question de si, mais plutôt une question de quand le processeur quantique fera partie intégrante des solutions informatiques. »

Nous sommes actuellement à l’aube d’une transformation technologique et, en France, nous avons les moyens d’être au cœur de cette révolution, tant au niveau académique qu’au niveau des entreprises et des start-ups. Bien sûr, les clients en bout de chemin et les entreprises doivent aussi être de la partie.

Depuis environ cinq ans, nous assistons à une véritable montée en puissance 

« Cela dit, un ordinateur quantique, universel ou non, ne remplacera pas votre ordinateur personnel ou votre smartphone de sitôt et les premiers clients seront certainement les gouvernements et les grandes entreprises plutôt que le grand public, ajoute Landry Bretheau. Les scientifiques eux-mêmes seront également les premiers utilisateurs et c’est pourquoi le monde de l’informatique quantique intéresse autant de disciplines : la chimie, la science des matériaux, la biologie et la physique. Chacune de ces disciplines va proposer un algorithme qui permettrait de résoudre une question bien précise. »

« Depuis environ cinq ans, nous assistons à une véritable montée en puissance », explique-t-il. Certains parlent de « boum quantique » avec la création de nombreuses start-ups et des levées de fonds importantes.

PsiQuantum et IonQ, qui ont levé respectivement 600 et 400 millions d’euros, en sont deux exemples marquants. « En France, nous avons le Plan Quantum, annoncé par le président Macron début 2021, et la start-up qui a le plus de vent en poupe d’un point de vue financier en France à l’heure actuelle est Pasqal, qui vient de lever 100 millions d’euros. »

Bien que nous ne parviendrons probablement pas à fabriquer un ordinateur entièrement opérationnel et tolérant aux pannes dans les dix prochaines années, nous pouvons être sûrs que nous ferons en cours de route des découvertes insoupçonnées qui seront potentiellement utiles et changeront peut-être même le visage de la société, tout comme l’informatique classique l’a fait au cours des 50 dernières années et, plus récemment, l’Internet.

« C’est une très belle période pour travailler dans ce domaine, déclare Landry Bretheau. Il y a beaucoup d’excitation et le secteur évolue très vite. »

Isabelle Dumé

Il avait été dit lors de la décennie précédente que celui qui dominera l’informatique quantique dominera le mone . Est-ce l’espoir d’IBM qui vient d’annoncer deux nouvaux processurs quantiques. En décembre 2023

, lors de l’IBM Quantum Summit annuel à New York, IBM a présenté l’« IBM Quantum Heron », le premier d’une nouvelle série de processeurs permettant un calcul quantique utile, dont l’architecture a été conçue au cours des quatre dernières années afin d’ offrir les indicateurs de performance les plus élevés et les taux d’erreur les plus bas de tous les processeurs IBM Quantum à ce jour.

IBM a également dévoilé l’IBM Quantum System Two, le premier ordinateur quantique modulaire de la compagnie et la pierre angulaire de l’architecture du superordinateur quantique d’IBM. Le premier IBM Quantum System Two, situé à Yorktown Heights, New York, a commencé à fonctionner avec trois processeurs IBM Heron et l’électronique de commande associée.

Ce socle essentiel étant désormais en place, ainsi que d’autres percées dans le domaine du matériel, de la théorie et des logiciels quantiques, la compagnie étend sa feuille de route de développement IBM Quantum, avec de nouveaux objectifs visant à faire progresser de manière significative la qualité des opérations des portes quantiques. Cela devrait augmenter la taille des circuits quantiques pouvant être exécutés et contribuer à réaliser le plein potentiel de l’informatique quantique à grande échelle.

« Nous sommes résolument entrés dans l’ère où les ordinateurs quantiques sont utilisés comme outil pour explorer les nouvelles frontières de la science », a déclaré Dario Gil, IBM SVP and Director of Research. « En continuant à faire progresser la manière dont les systèmes quantiques peuvent évoluer et apporter de la valeur grâce à des architectures modulaires, nous augmenterons encore la qualité d’une pile de technologies quantiques utiles – et la mettrons entre les mains de nos utilisateurs et partenaires qui repousseront les limites de problèmes plus complexes. »

Comme l’a démontré IBM au début de l’année sur un processeur « IBM Quantum Eagle » de 127 qubits, les systèmes IBM Quantum peuvent désormais servir d’outil scientifique pour explorer des classes de problèmes utiles en chimie, en physique et en matériaux au-delà de la simulation classique brute de la mécanique quantique.

Depuis cette démonstration, d’éminents chercheurs, scientifiques et ingénieurs d’organisations telles que le laboratoire national Argonne du ministère américain de l’énergie, l’université de Tokyo, l’université de Washington, l’université de Cologne, l’Université de Harvard, Qedma, Algorithmiq, l’Université de Berkeley, Q-CTRL, la Fondation Ikerbasque, le centre international de physique de Donostia et l’université du Pays basque, ainsi qu’IBM, ont multiplié les démonstrations de calcul quantique de taille utile, afin de confirmer sa valeur dans l’exploration de territoires informatiques inexplorés.

Il s’agit notamment d’expériences déjà réalisées sur le nouveau processeur Quantum Heron de 133 qubits, qu’IBM met aujourd’hui à la disposition des utilisateurs via le Cloud. Le processeur IBM Heron est le premier de la nouvelle classe de processeurs performants d’IBM dont les taux d’erreur ont été considérablement améliorés, offrant une amélioration cinq fois supérieure par rapport aux précédents records établis par le processeur IBM Eagle. D’autres processeurs IBM Heron rejoindront la flotte de systèmes utiles, leader du secteur, d’IBM au cours de l’année prochaine.

L’IBM Quantum System Two constitue le socle de l’architecture du système informatique quantique de nouvelle génération d’IBM. Il combine une infrastructure cryogénique évolutive et des serveurs d’exécution classiques avec une électronique modulaire de contrôle des qubits. Le nouveau système est un élément constitutif de la vision d’IBM d’un superordinateur quantique. Cette architecture combine la communication et le calcul quantiques, assistés par des ressources de calcul classiques, et s’appuie sur une couche middleware pour intégrer de manière appropriée les flux de travail quantiques et classiques.

Dans le cadre de la nouvelle feuille de route de développement IBM Quantum sur dix ans, IBM prévoit que ce système hébergera également les futures générations de processeurs quantiques d’IBM. Toujours dans le cadre de cette feuille de route, ces futurs processeurs sont destinés à améliorer progressivement la qualité des opérations qu’ils peuvent exécuter afin d’étendre de manière significative la complexité et la taille des applications qu’ils sont capables de gérer.

Aujourd’hui, IBM détaille également les plans d’une nouvelle génération de sa pile logicielle, au sein de laquelle Qiskit 1.0 sera un point pivot défini par la stabilité et la vitesse. En outre, dans le but de démocratiser le développement dans le domaine de l’informatique quantique, IBM annonce Qiskit Patterns.

Qiskit Patterns servira de mécanisme pour permettre aux développeurs quantiques de créer plus facilement du code. Il est basé sur une collection d’outils permettant de cartographier de façon simple des problèmes classiques, de les optimiser en circuits quantiques à l’aide de Qiskit, d’exécuter ces circuits à l’aide de Qiskit Runtime, puis de post-traiter les résultats. Avec Qiskit Patterns, combiné à Quantum Serverless, les utilisateurs pourront concevoir, déployer et exécuter des flux de travail intégrant l’informatique classique et quantique dans différents environnements, tels que des scénarios Cloud ou sur site. Tous ces outils fourniront des éléments de base permettant aux utilisateurs de concevoir et d’exécuter plus facilement des algorithmes quantiques.

De plus, IBM est pionnier dans l’utilisation de l’IA générative pour la programmation de code quantique par le biais de watsonx, la plateforme d’IA d’entreprise d’IBM. IBM intégrera l’IA générative disponible via watsonx pour aider à automatiser le développement du code quantique pour Qiskit. Cet objectif sera atteint grâce à l’ajustement du modèle IBM Granite.

« L’IA générative et l’informatique quantique atteignent toutes deux un point d’inflexion, ce qui nous donne l’occasion d’utiliser le cadre du modèle de fondation de confiance de watsonx pour simplifier la façon dont les algorithmes quantiques peuvent être construits pour l’exploration utile », a déclaré Jay Gambetta, Vice President and IBM Fellow chez IBM. « Il s’agit d’une étape importante vers l’élargissement de l’accès à l’informatique quantique et sa mise à la disposition des utilisateurs en tant qu’instrument d’exploration scientifique. »

Grâce au matériel avancé de la flotte mondiale d’IBM, qui compte des systèmes de plus de 100 qubits, ainsi qu’au logiciel facile à utiliser qu’IBM lance dans Qiskit, les utilisateurs et les spécialistes en science informatique peuvent désormais obtenir des résultats de plus en plus fiables à partir des systèmes quantiques lorsqu’ils transposent des problèmes de plus en plus vastes et complexes sur des circuits quantiques.

https://fr.newsroohttps://fr.newsroom.ibm.com/IBM-presente-un-processeur-quantique-de-nouvelle-generation-ainsi-que-lIBM-Quantum-System-Two-et-etend-sa-feuille-de-route-pour-faire-progresser-lere-dun-calcul-quantique-utiletps://fr.newsroom.ibm.com/IBM-presente-un-processeur-quantique-de-nouvelle-generation-ainsi-que-lIBM-Quantum-System-Two-et-etend-sa-feuille-de-route-pour-faire-progresser-lere-dun-calcul-quantique-utile

Il est connu que l’air le plus sec, tel que celui que l’on trouve dans les parties désertiques du Sahare, comporte assez de vapeur d’eau, pour satisfaire les besoins en eau ds nombreuses plantes.

Le Sahara compte environ 1 200 espèces de plantes vasculaires. Elles ne poussent pas selement dans le lit des oueds

Voir https://www.lamiduvent.fr/flore-et-vegetation-du-sahara/du-sahara/

Aux Etats-Unis, dans l’Illinois, Timur Islamoglu, Directeur de recherche au Materials Discovery Research Institute (MDRI), s’efforce depuis quelques années de mettre au point des substances qui extrairaient de l’air sec du désert assez d’eau o pour en faire une source durable d’eau potable. Ceci devrai permettre de faire face à l’aridité prévue en conséquence du réchauffement climatique. Il vise des régions dont l’humidité relative serait inférieure à moins 30 pour cent , qui seront les premières victimes du réchauffement

Inaguré en 20222, le MDRI, nouvelle division au sein du UL Research Institutes (ULRI) a mis en place un laboratoire doté de techniques avancées en septembre 2024. Outre fournir de l’eau potable et extraire les exces de CO2,e laboratoire sera chargé de produire de l’hydrogène en remplacement du gazoil. La combustion de l’hydrogène ne libère que de l ethylènz , beaucoup moins toxique

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89thyl%C3%A8ne

Pour extraire l’eau de l’air dans les régions arides, le labotoire vise à produire des substances poreuses semblables à des éponges adaptées à l’humidité relative.

Le proche avenir dira ce qu’il en sera de ces objectifs

L’espace-temps est-il en expansion infinie ou peut-il etre complexifié de façon à ce qu’il affecte un signal le traversant. La réponse est négative selon la théorie de la relativité spéciale de Einstein, mais la théorie de la relativité générale révelle quelque chose de différent. Les objets massifs déforment et courbent l’espace comme lorsque une balle lancée sur une toile tendue la déforme. Ceci change un e signal voyageant à proximité.

Eleftherios-Ermis de l’école polytechnique de Bruxelles et Ämin Baumeler, de l’université de Lugano en Italie ont mis au point un test mathématique précisant si l’espace-temps dans n’importe quelle région du monde étudiéeest fixe ou déformable

Ils ont développé un scénario dans lequel 3 ou plus de personne échangent de l’information par message. Ils se sont demandé quant il était possible de savoir si l’une de ces personne, Alice, Bob ou Charlie pouvait changer le voyage de l’information en courbant l’espace temps proche.

Les chercheurs Treskelis et Baumeler ont proposé une équation permettant à Alice, Bob et Chaalie de savoir quand ces situations étaient possibles et quand elles ne l’étaient pas .Après plusieurs envois de message, ils pouvaient compter qui avait eu le message et quand. Ensuite ils introduire ces données dans l’équation.

Mais cette nouvelle théorie pourrait elle permettre d’obtenir des calculateurs utilisant les effets de la gravité pour être plus plus rigoureux. En déplaçant des masses autour d’eux et en déformant l’espace-temps, pourraient ils mettre à l’épreuve les fondements de la relativité générale? La réponse semble négative.

Plusieurs travaux théoriques récents étudient les effets de la gravité sur des systèmes quantiques, en particulier aux abords des trous noirs. L es trous noirs sont des corps célestes tellement denses qu’ils piègent matière et information qui passent à proximité.

Des physiciens pensent avoir réussi à prédire que les effets de gravité au bord d’un trou noir empêchent la réalisation d’une téléportation quantique dans cet espace.

Référence

Gravity produces notoriously weak signals for objects that aren’t extremely massive, which is why you never feel the effect of space-time warping around a pencil on your desk. Still, some devices, such as clocks made from extremely cold atoms, can detect these effects. Future development of such devices – combined with advances in theories connecting gravity and information – could lead to more practical applications of Tselentis and Baumeler’s work.

[Submitted on 23 Dec 2024 (v1), last revised 13 Feb 2025 (this version, v2)]

No quantum advantage for violating fixed-order inequalities?

Veronika Baumann, Ämin Baumeler, Eleftherios-Ermis Tselentis

In standard quantum theory, the causal relations between operations are fixed. One can relax this notion by allowing for dynamical arrangements, where operations may influence the causal relations of future operations, as certified by violation of fixed-order inequalities, e.g., the k-cycle inequalities. Another, non-causal, departure further relaxes these limitations, and is certified by violations of causal inequalities. In this paper, we explore the interplay between dynamic and indefinite causality. We study the k-cycle inequalities and show that the quantum switch violates these inequalities without exploiting its indefinite nature. We further introduce non-adaptive strategies, which effectively remove the dynamical aspect of any process, and show that the k-cycle inequalities become ovel causal inequalities; violating k-cycle inequalities under the restriction of non-adaptive strategies requires non-causal setups. The quantum switch is known to be incapable of violating causal inequalities, and it is believed that a device-independent certification of its causal indefiniteness requires extended setups incorporating spacelike separation. This work reopens the possibility for a device-independent certification of the quantum switch in isolation via fixed-order inequalities instead of causal inequalities. The inequalities we study here, however, turn out to be unsuitable for such a device-independent certification.

Comments:	10 pages, 3 figures, 2 pages appendix, improved presentation, references added
Subjects:	Quantum Physics (quant-ph)
Cite as:	arXiv:2412.17551

(or arXiv:2412.17551v2 [quant-ph] for this version)

A l’approche de Pâques 2024, des annonces parues sur l’Internet allemand et provenant de différentes sources peu connues mais apparemment honorables avaient signalé qu’en vue de détourner les enfants de l’abus des écrans et autres smartphones, tout en évitant la charge que représente l’acquisition d’un animal de compagnie, un ingénieur allemand avait mis au point un lapin en peluche autonome.

Celui-ci, selon les vidéos diffusées, sautait comme un chat, bougeait son nez et ses oreilles, réagissait au toucher et même, se déplaceait seul dans la maison, grâce à des capteurs intelligents et des micro-moteurs ultra précis.

Plusieurs études pédagogiques indépendantes avaient validé la qualité et les bienfaits éducatifs de ce jouet. Des psychologues de l’enfance, des experts du développement moteur et des pédagogues ont souligné ses effets positifs sur la motricité, les compétences sociales et la capacité à créer des liens émotionnels.

Ce lapin interactif réaliste nouvelle génération avait d’ailleurs reçu le label de qualité officiel de l Institut allemand de la sécurité des jouets, ainsi que plusieurs prix récompensant sa valeur éducative et sa sécurité.

Si certains éléments restaient confidentiels pour des raisons de brevet, cinq innovations clés rendaient le jouet-lapin vraiment unique :

1. Servomoteurs micro-précis .
   À l’intérieur du lapin, de minuscules servomoteurs haute précision et ultra-silencieux reproduisent de manière réaliste des mouvements délicats comme le saut, le frémissement du nez et le mouvement des oreilles, avec une discrétion exceptionnelle. Les enfants n’entendent rien, mais voient un lapin presque vivant.
2. Capteurs tactiles ultrasensibles : Une simple caresse suffit : grâce à des capteurs tactiles nouvelle génération, le lapin réagit immédiatement. Chaque interaction crée un lien affectif et renforce l’attachement de l’enfant.
3. Fourrure synthétique haut de gamme : Le lapin est fabriqué avec une fourrure synthétique haut de gamme, hypoallergénique, qui ressemble de manière étonnante à la fourrure d’un vrai lapin, tant visuellement qu’au toucher.
4. Unité de contrôle microélectronique intelligente :
   Un microprocesseur breveté orchestre les mouvements et réactions du lapin. Résultat : un comportement autonome et fluide qui donne l’illusion d’un compagnon bien réel.
5. Rembourrage insonorisant exclusif :
   Un rembourrage spécial insonorisant absorbe les bruits des moteurs, si bien que le lapin paraît vivant aussi bien dans l’apparence que dans le comportement. Selon son inventeur, le lapin-jouet convient aux enfants de tous âges, des tout-petits aux enfants d’âge scolaire. Sa conception incroyablement réaliste mais parfaitement sûre, garantissaitt une utilisation sans danger ..Il n »y avait aucun risque de blessures ni de pièce dangereuse. Tous les matériaux étaient hypoallergéniques, certifiés et exempts de substances nuisibles – pour une tranquillité d’esprit totale des parents.
6. Quant à savoir si le lapin était suffisamment robuste pour résister aux jeux parfois énergiques des enfants, la réponse était oui :  sa confection haut de gamme permettait au lapin de supporter sans souci gros câlins, déplacements et manipulations répétées. En cas de gestes trop brusques, le lapin émettait des petits sons réalistes qui rappellent doucement à l’enfant qu’un animal, même en version jouet, mérite d’être traité avec attention.

En conclusion, une centaine de commandes avec versement d’avances avait déjà été enregistrée lorsque pour des raisons mystérieuses le constructeur disparut.

La recherche scientifique et technique en France couvre un certain nombre de domaines importants .

On lira à ce sujet les fiches Campus France https://www.campusfrance.org/fr/grandes-disciplines-recherche-francaise

Agronomie
https://www.campusfrance.org/fr/ressource/agriculture-agronomieologie

Archéologie
https://www.campusfrance.org/fr/ressource/la-recherche-en-archeologie

Biologie
https://www.campusfrance.org/fr/ressource/la-recherche-en-biologie-en-france

Biotechnologies
https://www.campusfrance.org/fr/ressource/la-recherche-en-biotechnologies-en-france

Chimie
https://www.campusfrance.org/fr/ressource/la-recherche-en-chimie

Climatologie
https://www.campusfrance.org/fr/ressource/la-recherche-en-climatologie

Energies renouvelables
https://www.campusfrance.org/fr/ressource/la-recherche-en-energies-renouvelables

Sciences de l’environnement
https://www.campusfrance.org/fr/ressource/la-recherche-en-sciences-de-l-environnement

Sciencesmarines et océanographie
https://www.campusfrance.org/fr/ressource/la-recherche-en-sciences-marines-et-oceanographiques

Mathématiques
https://www.campusfrance.org/fr/ressource/la-recherche-en-mathematiques

Musicologie
https://www.campusfrance.org/fr/ressource/la-recherche-en-musicologie

Nanosciences
https://www.campusfrance.org/fr/ressource/la-recherche-en-nanosciences

Neurosciences
https://www.campusfrance.org/fr/ressource/la-recherche-en-neurosciences-et-sciences-cognitives

Physique
https://www.campusfrance.org/fr/ressource/la-recherche-en-physique

Part de la France dans la recherche européénne

Avec 11,4 % des financements captés, la France demeure le 2ème pays bénéficiaire des crédits alloués par la Commission européenne dans le cadre du programme de soutien à la recherche et à l’innovation Horizon Europe (2021 2027). Elle distance les autres pays européens dans le domaine de l’espace.

Part de la France dans les publications scientifiques mondiales

L’Observatoire des sciences et techniques vient de révéler dans une étude que la France est tombée de la 6e à la 13e place dans les publications scientifiques mondiales depuis 2010.

En 2010, la France occupait la 6e place des pays les plus prolixes en termes de recherche scientifique, derrière le Japon. Douze ans plus tard, elle occope la 13e place, derrière le Brésil. Si ce décrochage a commencé en réalité dès le début des années 2000, il a eu tendance à accélérer ces dernières années.

Nouvelle preuve du potentiel invasif du cancer : il se lie profondément au système nerveux, qui favorise alors la croissance des tumeurs dans tout le corps. Mais c’est peut-être aussi son talon d’Achille…

Sophie Fessl

31 mai 2023|  CERVEAU & PSYCHO N° 156|

Dans les années 1990, les cancérologues ont observé un phénomène étrange : les hommes blessés à la

L’essentiel du développement du cerveau humain intervient après la naissance. La venue à maturité du réseau neuronal nécessaire pour les fonctions complexes de la motricité et de la cognition n’apparait que chez l’enfant et le jeune adulte. Au cœur de la mise en place des circuits neuronaux nécessaires se trouve la génération de nouvelles cellules gliales

Les cellules gliales sont des cellules spécialisées dont la fonction est d’entourer, de soutenir et d’isoler les neurones du système nerveux central (SNC), y compris dans le cerveau et la moelle épinière. Les principaux types de cellules gliales sont les oligodendrocytes, les astrocytes, les cellules microgliales et les épendymocytes.

Essentielle dans la mise en place de nouvelles cellules gliales est la formation des synapses et la myélinisation. Ce terme désigne e processus de la formation de la myéline. La myéline est une membrane spécialisée des cellules gliales myélinisantes du système nerveux (les cellules de Schwann pour le système nerveux périphérique dont les membranes s’enroulent autour des axones. Dans certaines régions du cerveau telles que l’hyppocampe la production de nouveaux neurones n’intervient qu’après la naissance. Elle sert aux fontions liées à la mémoire de plus en plus consciente.

Ces processus étaient connus depuis longtemps. Mais leur redécouverte tient à un évenement récent  Des cancérologues de la Harvard Univerity, rejoint par un nombre croissant de neuroscientifiques, avaient observé qu’une tumeur cancéreuse du pancréas se développait de la même façon que des cellules gliales dans un organisme sain. Elle s’organisaient de la même façon que des neurones le font pour se développer chez un jeune organisme afin de le rendre conscient . Le cancer trouvera un appui et des nutriments dans l’organisme envahi. En échange l’organisme aidera le cancer à se développer afin que les deux forment un couple de plus en plus solide. Une nouvelle discipline est en cours de formation, dite « cancer neuroscience »

Le cancer est redoutable en ce sens qu’il implique et tourne à son profit un grand nombre des mécanismes liés au développement d’un organeme adultes en bonne santé. Il en résulte que pour lutter contre ses effets, les cancérologues sont tentés de paralyser des mécanismes sains.

L’on commence à comprendre que les tumeurs ont besoin de gènes pour survivre, comme elles ont besoin de sang et d’oxygène.

(à suivre)

Il existe deux principaux procédés pour enrichir de l’uranium en isotope 235 afin en vue de produire du combustible nucléaire : la diffusion gazeuse et l’ultracentrifugation. Cette dernière technologie met en œuvre un ensemble de centrifugeuses.

Une centrifugeuse est principalement constituée d’un rotor (un cylindre de 1 à 2 m de haut et de 15 à 20 cm de diamètre) qui tourne à très grande vitesse (50 000 à 70 000 tours par minute) et permet la séparation dans un gaz d’hexafluorure d’uranium (UF₆) qui y est introduit des différents isotopes grâce à leur différence de masse.

Les molécules plus lourdes (hexafluorure d’uranium 238) sont projetées vers la périphérie sous l’effet de la force centrifuge tandis que les molécules plus légères (hexafluorure d’uranium 235) restent confinées au centre. Le gaz enrichi en isotope 235 plus léger monte alors en haut du cylindre où il est récupéré, la fraction plus lourde enrichie en isotope 238 étant également extraite de la centrifugeuse.

Compte tenu de la très légère différence de masse entre ces molécules (de l’ordre de 1%), il est nécessaire de reproduire cette opération à de très nombreuses reprises. Les centrifugeuses sont donc installées en « cascades » et le gaz passe dans chacune d’entre elles (soit dans des milliers de centrifugeuses) en augmentant au fur et à mesure sa teneur en uranium 235 (jusqu’à un niveau de 3% à 5% pour un usage civil).

L’ultracentrifugation s’impose progressivement depuis que des progrès ont été effectués en matière de résistance des matériaux des centrifugeuses à la fin des années 1980. Aujourd’hui, ce procédé est notamment employé par Orano dans son usine Georges Besse II (site du Tricastin dans la Drôme).

Dans l’accord de Vienne sur le nucléaire iranien conclu en juillet 2015, il était prévu d’abaisser le nombre de centrifugeuses en Iran de près des deux tiers afin de cantonner l’enrichissement à un usage civil.

Il était très probable que l’Iran ayant repris un programme de centrifugeuses cherchait à se doter des quelques kilos d’uranium enrichi à plus de 90 % nécessaires à la production de bombes nucléaires.