Une expérience sur le phénomène quantique "fantôme" pourrait résoudre un mystère de la physique

Publié par Redbran le 27/01/2020 à 08:00
Source: © Union européenne, [2020] / CORDIS

©Projet Hot
Des chercheurs ont réussi à montrer l'une des caractéristiques les plus complexes de la mécanique quantique à une plus grande échelle. Leur étude pourrait ouvrir la voie à des technologies révolutionnaires telles que les ordinateurs quantiques et de nouveaux types de capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation...).

Pendant des décennies, les scientifiques ont essayé de prouver que l'une des propriétés les plus étranges de la mécanique quantique (La mécanique quantique est la branche de la physique qui a pour but d'étudier et de décrire les phénomènes fondamentaux à l'œuvre dans les systèmes physiques, plus particulièrement...) n'était pas uniquement une singularité (D'une manière générale, le mot singularité décrit le caractère singulier de quelque chose ou de quelqu'un. En particulier, le terme est employé dans les domaines suivants :) mathématique, mais une caractéristique réelle du monde (Le mot monde peut désigner :) physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...). Ce phénomène, qu'Albert Einstein (Albert Einstein (né le 14 mars 1879 à Ulm, Wurtemberg, et mort le 18 avril 1955 à Princeton, New Jersey) est un physicien qui fut successivement allemand, puis...) a nommé "action fantôme à distance", connu également sous le nom d'"intrication quantique", se réfère aux systèmes qui ne peuvent pas être décrits séparément les uns des autres, quelle que soit la distance entre eux.

L'intrication a déjà été démontrée dans des systèmes à échelle microscopique impliquant les photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules...), les ions, les spins d'électrons, et les dispositifs micro-ondes et électromagnétiques. Mais une équipe de chercheurs partiellement soutenue par le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution,...) HOT financé par l'UE a démontré que l'intrication peut se produire et être détectée à une plus grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une échelle escamotable...). L'étude est cruciale car l'intrication est considérée comme une ressource clé pour de nombreuses technologies quantiques potentiellement transformatrices, y compris l'informatique quantique (L'informatique quantique est le sous-domaine de l'informatique qui traite des ordinateurs quantiques utilisant des phénomènes de la mécanique quantique, par opposition à...) et la transmission d'informations.

Les conclusions de l'étude ont été récemment publiées dans la revue "Nature". Comme l'expliquent les membres de l'équipe, leur étude "élargit qualitativement la gamme des systèmes physiques intriqués et a des incidences sur le traitement de l'information quantique, les mesures de précision et les tests des limites de la mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui produit...) quantique".

Objets "massifs"

Selon le communiqué de presse (Un communiqué de presse est un document court envoyé aux journalistes dans le but de couvrir un événement.) publié par l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) Aalto en Finlande, les chercheurs ont réussi, par des mesures en laboratoire, à amener deux objets distincts et en mouvement – presque visibles à l'œil nu – dans un état d'intrication quantique où ils s'influencent mutuellement. Il a été ajouté dans le communiqué de presse que: "Les objets utilisés pour l'expérience étaient deux membranes de tambour vibrantes fabriquées à partir d'aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la masse totale.) métallique sur une puce de silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.). Les membranes de tambour sont vraiment massives par rapport à l'échelle atomique: leur diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le...) est proche de la largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En géométrie plane, la largeur est la plus petite des deux...) d'un cheveu humain fin."

Cité dans le même communiqué de presse, le professeur Mika Sillanpää du département de physique appliquée de l'Université Aalto, a déclaré: "Les éléments vibrants interagissent via un circuit micro-ondes supraconducteur. Les champs électromagnétiques dans le circuit dévient toute perturbation thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes...), ne laissant que les vibrations mécaniques quantiques."

L'équipe a éliminé toute forme de perturbations environnementales, ce qui a permis de mener l'expérience à une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est...) proche du zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr, d’abord transcrit zefiro en italien) est un symbole marquant une position vide...) absolu, à - 273 °C. Les chercheurs ont découvert que leur approche a entraîné des états d'intrication d'une longue durée, allant parfois jusqu'à une demi-heure. Ils ont ajouté que l'étude ouvre la voie à une manipulation plus précise des propriétés des objets à grande échelle. À terme, cette particularité pourrait être utilisée pour fabriquer de nouveaux types de routeurs et de capteurs.

La téléportation, dans un autre sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement...) que celui présenté par la science-fiction (La science-fiction, prononcée /sjɑ̃s.fik.sjɔ̃/ (abrégé en SF), est un genre narratif (principalement littéraire et...)

L'équipe compte également utiliser la téléportation quantique (La téléportation quantique est un protocole de communications quantiques consistant à transférer l’état quantique d’un système vers un autre...) pour transmettre les vibrations entre les deux membranes de tambour. Selon le Dr Caspar Ockeloen-Korppi, l'un des membres de l'équipe cité (La cité (latin civitas) est un mot désignant, dans l’Antiquité avant la création des États, un groupe d’hommes...) dans le communiqué de presse, "Nous sommes encore assez loin de Star Trek (Star Trek est un univers de science-fiction créé par Gene Roddenberry dans les années 1960 qui regroupe six séries télévisées, onze longs métrages (le...)".

Résumant l'étude dans l'édition britannique de "The Conversation", le Dr Matt Woolley, l'un des chercheurs, a expliqué que l'expérience "est peut-être l'approche la plus proche de la réalisation littérale de la célèbre expérience de pensée d'Einstein, Podolsky et Rosen qui ont étudié pour la première fois en 1935 le phénomène qui allait par la suite être connu sous le nom d'intrication". Einstein a conçu un paradoxe (Un paradoxe est une proposition qui contient ou semble contenir une contradiction logique, ou un raisonnement qui, bien que sans faille apparente, aboutit à une absurdité, ou encore, une situation qui contredit...) ayant pour but de montrer que la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une...) quantique était incomplète, comme il l'a expliqué dans un article écrit avec Boris Podolsky et Nathan Rosen, et qui a été publié dans la revue "Physical Review".

Le projet HOT (Hybrid Optomechanical Technologies) en cours porte sur les dispositifs nano-optomécaniques englobant les systèmes électriques, micro-ondes ou optiques avec des systèmes micro et nanomécaniques.

Pour plus d'informations, veuillez consulter: site web (Un site Web est un ensemble de pages Web hyperliées entre elles et mises en ligne à une adresse Web. On dit aussi site Internet par...) du projet HOT
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