Des chercheurs observent en direct la formation d'une intrication quantique ⚛️

Les électrons dans les atomes se comportent parfois de façon étonnante.

Grâce à des simulations très précises, des chercheurs des universités de Vienne et de Chine ont réussi à observer en détail comment deux électrons se lient quantiquement en quelques attosecondes seulement, une échelle de temps ultra-courte où l'intrication entre les particules apparaît.


Cette intrication quantique crée une connexion si intime entre deux particules qu'elles ne peuvent plus être décrites séparément. Ce phénomène est essentiel pour des technologies comme les ordinateurs et la cryptographie quantiques. Dans cette étude, l'objectif des chercheurs était de comprendre comment cette intrication se crée dès les premières fractions de seconde, en observant des interactions entre un laser et des atomes.

Pour mener cette recherche, les scientifiques ont utilisé un laser de très haute fréquence pour arracher un électron de l'atome d'hélium, un processus qui peut en exciter un second. Celui-ci reste alors attaché au noyau, mais dans un état énergétique différent. Ce phénomène crée un lien entre les deux électrons: ils sont désormais intriqués, ce qui signifie qu'en étudiant l'un d'eux, on peut en déduire des informations sur l'autre.

Les chercheurs ont pu montrer que le "moment de naissance" de l'électron éjecté, c'est-à-dire l'instant où il quitte l'atome sous l'impulsion du laser, est intimement lié à l'état de l'électron resté dans l'atome. En termes quantiques, ce moment n'a pas d'existence: il est une superposition de plusieurs instants possibles.

Cette superposition indique que le moment où l'électron quitte l'atome dépend de l'énergie de l'électron resté. Si celui-ci est dans un état d'énergie plus élevée, il est probable que l'électron ait été éjecté plus tôt. À l'inverse, une énergie plus basse suggère un départ plus tardif, en moyenne de l'ordre de 232 attosecondes, soit un milliardième de milliardième de seconde.

Ce délai est incroyablement court, mais il permet aux chercheurs de mesurer avec précision le lien qui se forme entre les deux électrons lors de leur séparation. Cet aspect temporel est essentiel: l'éjection de l'électron se fait progressivement, sous forme d'une onde qui "s'écoule" hors de l'atome, et c'est dans cette phase que l'intrication entre les électrons se produit.

Les chercheurs espèrent désormais reproduire ces observations en laboratoire avec d'autres équipes pour valider ce modèle. Ces travaux permettent d'explorer de nouvelles frontières de la physique quantique, où les phénomènes que l'on croyait instantanés se révèlent en réalité bien plus complexes et structurés.