Des chercheurs simulent des collisions de particules sur un processeur quantique IBM à 104 qubits

Des chercheurs du California Institute of Technology et de l'Université de Washington ont mis au point une méthode qui permet aux ordinateurs quantiques de préparer plus efficacement les paquets d'ondes initiaux — des perturbations localisées liées à des particules en mouvement — pour les simulations de collisions de particules. L'approche a été présentée dans un article publié dans Nature Physics. Elle a été utilisée pour simuler des collisions de particules sur un processeur quantique contenant 104 qubits, les unités de base de l'information quantique. Phys.org a rapporté ces travaux le 7 octobre 2026.

Roland C. Farrell, premier auteur de l'article, a déclaré à Phys.org que l'équipe veut prédire ce qui se passe peu après que des particules sont percutées les unes contre les autres dans des collisionneurs comme le LHC. Il a dit que les particules qui émergent de ces collisions donnent un aperçu des lois de la nature. Farrell a déclaré que la simulation de telles collisions est largement considérée comme irréalisable sur un ordinateur classique, mais qu'elle est jugée efficace sur un ordinateur quantique.

L'un des objectifs de l'étude était d'observer, en temps réel, la conversion de l'énergie de certaines particules en collision en la masse de particules nouvellement produites, selon l'article. Phys.org a rapporté que cette conversion est une manifestation directe de l'équation d'Einstein E = mc², qui relie l'énergie (E) et la masse (m), c étant la vitesse de la lumière. Farrell a déclaré que la première étape consiste à préparer deux particules de haute énergie, ou paquets d'ondes, se déplaçant l'une vers l'autre. Il a dit que les approches existantes rendaient cela irréalisable sur le matériel actuel.

Les simulations reposaient sur un modèle simplifié des interactions entre particules appelé théorie des champs d'Ising unidimensionnelle. Le coauteur Nikita A. Zemlevskiy a déclaré à Phys.org qu'après la préparation de l'état initial, le système est évolué dans le temps en appliquant des portes quantiques qui approximent l'évolution hamiltonienne. Il a dit que la production de particules est identifiée en mesurant des propriétés de l'état post-collision, comme sa densité d'énergie.

À l'aide de la nouvelle approche, les chercheurs ont simulé une collision entre deux paquets d'ondes de particules légères sur un ordinateur quantique développé par IBM, a rapporté Phys.org. À basses énergies, la collision n'a produit aucune nouvelle particule, et les deux particules légères se sont éloignées l'une de l'autre.