Paradoxe étrange dit que 2 défaites équivaut à une victoire. Et cela pourrait conduire à des ordinateurs quantiques rapides.

  • Gyles Lewis
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Deux matchs perdants peuvent s'additionner à un match gagnant, selon un concept appelé le paradoxe de Parrondo.

Or, les physiciens ont montré que ce paradoxe existe également dans le domaine de la mécanique quantique, les règles qui régissent les particules subatomiques. Et cela pourrait conduire à des algorithmes plus rapides pour les futurs ordinateurs quantiques. [La physique mystérieuse de 7 choses quotidiennes]

Le physicien Juan Parrondo a décrit le paradoxe pour la première fois en 1997 pour expliquer comment le hasard peut entraîner des cliquets - des engrenages asymétriques en dents de scie qui permettent un mouvement dans un sens mais pas dans l'autre. Le paradoxe est pertinent en physique, en biologie et même en économie et en finance.

Un exemple simple du paradoxe de Parrondo peut être illustré avec un jeu de tirage au sort. Supposons que vous pariez un dollar en retournant une pièce pondérée qui vous donne un peu moins de 50% de chances de deviner le bon côté. Sur le long terme, tu perdrais.

Jouez maintenant à une deuxième partie. Si le nombre de dollars dont vous disposez est un multiple de 3, vous lancez une pièce pondérée avec un peu moins de 10% de chances de gagner. Ainsi, neuf de ces flips sur 10 perdraient. Sinon, vous pouvez lancer une pièce avec un peu moins de 75% de chances de gagner, ce qui signifie que vous gagnerez trois de ces quatre flips. Il s'avère que, comme dans le premier match, vous perdriez avec le temps.

Mais si vous jouez à ces deux jeux l'un après l'autre dans une séquence aléatoire, vos chances globales augmentent. Jouez suffisamment de fois et vous finirez par devenir plus riche.

«Le paradoxe de Parrondo explique tant de choses dans le monde classique», a déclaré le co-auteur de l'étude Colin Benjamin, physicien à l'Institut national indien de l'enseignement et de la recherche scientifiques (NISER). Mais "pouvons-nous le voir dans le monde quantique?"

En biologie, par exemple, le cliquet quantique décrit comment les ions, ou molécules chargées ou atomes, traversent les membranes cellulaires. Pour comprendre ce comportement, les chercheurs peuvent utiliser des modèles simples et faciles à simuler basés sur des versions quantiques du paradoxe de Parrondo, a déclaré David Meyer, mathématicien à l'Université de Californie à San Diego, qui n'a pas participé à la recherche..

Une façon de modéliser la séquence aléatoire de jeux qui donne lieu au paradoxe consiste à utiliser une marche aléatoire, qui décrit un comportement aléatoire tel que le mouvement de particules microscopiques secouées ou le chemin détourné d'un photon lorsqu'il émerge du noyau du soleil. [Voir de superbes images de la couronne du soleil dans les simulations]

Vous pouvez penser à une marche aléatoire comme à l'aide d'un tirage au sort pour déterminer si vous faites un pas vers la gauche ou vers la droite. Au fil du temps, vous pourriez vous retrouver plus loin à gauche ou à droite de votre point de départ. Dans le cas du paradoxe de Parrondo, faire un pas à gauche ou à droite représente jouer le premier jeu ou le second.

Pour une marche aléatoire quantique, vous pouvez déterminer la séquence de jeu avec une pièce quantique, ce qui donne non seulement des têtes ou des queues, mais aussi les deux en même temps.

Il s'avère cependant qu'une seule pièce quantique à deux faces ne donne pas lieu au paradoxe de Parrondo. Au lieu de cela, a déclaré Benjamin, vous avez besoin de deux pièces quantiques, comme lui et Jishnu Rajendran, un ancien étudiant diplômé du NISER, l'ont montré dans un article théorique publié en février 2018 dans la revue Royal Society Open Science.. Avec deux pièces, vous marchez à gauche ou à droite uniquement lorsque les deux affichent des faces ou des queues. Si chaque pièce montre le contraire, vous attendez le prochain flip.

Plus récemment, dans une analyse publiée en juin dans la revue Europhysics Letters, les chercheurs ont montré que le paradoxe se pose également lorsqu'une seule pièce quantique est utilisée - mais seulement si vous lui laissez la possibilité de se poser sur le côté. (Si la pièce atterrit sur le côté, vous attendez un autre flip.)

En utilisant ces deux façons de générer des marches quantiques aléatoires, les chercheurs ont trouvé des jeux qui ont conduit au paradoxe de Parrondo - une preuve de principe qu'une version quantique du paradoxe existe bien, a déclaré Benjamin..

Le paradoxe a également des comportements similaires à ceux des algorithmes de recherche quantique conçus pour les ordinateurs quantiques de demain, qui pourraient s'attaquer à des calculs qui sont impossibles pour les ordinateurs normaux, disent les physiciens. Après avoir fait une marche aléatoire quantique, vous avez beaucoup plus de chances de vous retrouver loin de votre point de départ que si vous faisiez une marche aléatoire classique. De cette façon, les marches quantiques se dispersent plus rapidement, conduisant potentiellement à des algorithmes de recherche plus rapides, ont déclaré les chercheurs..

"Si vous construisez un algorithme qui fonctionne sur un principe quantique ou une marche aléatoire, son exécution prendra beaucoup moins de temps", a déclaré Benjamin.

Note de l'éditeur: Cette histoire a été mise à jour pour clarifier que Jishnu Rajendran n'est plus un étudiant diplômé au NISER.

Publié à l'origine le .




04.03.24 09:45
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