Des travaux récents menés par Christopher J. Coveney de l’Université d’Oxford et de l’institut de collaboration University College London mettent en lumière une incohérence fondamentale au sein de la mécanique quantique, remettant en question sa compatibilité avec le second principe de la thermodynamique établi. Selon les recherches de Coveney, la symétrie par inversion temporelle, qui est généralement inhérente à l’évolution quantique, se rompt dans les systèmes quantiques de plus grande taille, ce qui entraîne une progression vers l’équilibre thermodynamique.
Une recherche récente révèle des incohérences fondamentales en mécanique quantique
Cette découverte suggère que l’asymétrie du temps n’est pas imposée par des forces extérieures, mais qu’elle apparaît comme une propriété intrinsèque des systèmes quantiques. Coveney écrit que la mécanique quantique est largement reconnue comme étant incomplète, tout en expliquant que cette rupture entraîne la perte de la cohérence quantique ainsi que la transformation des états purs en mélanges statistiques, ce qui constitue un facteur limitant clé pour le potentiel du calcul quantique, comme l’indique Quantumzeitgeist.
La transition des états quantiques purs vers des mélanges statistiques
Le document détaille comment ce processus n’est pas un défaut, mais plutôt une conséquence naturelle de la rupture de la symétrie temporelle, conduisant directement à une augmentation de l’entropie et à une perte de cohérence quantique, limitant la construction d’ordinateurs quantiques évolutifs. Coveney explique que l’émergence de cette asymétrie temporelle non unitaire conduit à des états d’équilibre microcanoniques dans lesquels toute cohérence quantique est perdue, soulignant ainsi le lien direct entre la physique fondamentale et les contraintes technologiques pratiques.
La structure mathématique qui sous-tend ce comportement présente de grandes similitudes avec la théorie ergodique classique, ce qui suggère un lien profond entre les descriptions quantiques et classiques des systèmes atteignant l’équilibre. Le document montre également que les mesures macroscopiques s’alignent sur le postulat de projection de von Neumann établi, les probabilités obéissant à la règle de Born bien connue.
Implications pour l’équilibre thermodynamique et les limites de l’information
Ce travail s’appuie sur la compréhension de la façon dont les systèmes atteignent l’équilibre pour former des phases de matière. Des recherches antérieures menées par des groupes basés à l’Université Harvard et à l’Université de Maryland, publiées dans la revue Nature, ont permis de créer avec succès des cristaux de temps en s’appuyant sur des théories développées à l’Université de Princeton, ainsi que l’explique Princeton.
De plus, ces phases de la matière hors équilibre, théorisées et explorées par des chercheurs tels que Norman Yao de l’Université de Californie à Berkeley, ouvrent des perspectives en tant que mémoires presque parfaites et potentiellement utiles pour les ordinateurs quantiques, selon les informations rapportées par Berkeley.
Pour aller plus loin