Une expérience du chat quantique établit un nouveau record de 1 400 secondes

Des chercheurs ont récemment réalisé une avancée spectaculaire dans la manipulation des états quantiques. En Chine, une équipe a réussi à maintenir un état de superposition quantique durant 1 400 secondes, soit près de 23 minutes, battant ainsi un record. Cette durée inédite pourrait non seulement améliorer la précision des instruments de mesure mais également permettre de tester des théories fondamentales de la physique.

La superposition quantique

Dans le monde quantique, la superposition – où une particule existe simultanément dans plusieurs états – est une propriété clé. Cependant, ces états sont incroyablement délicats et s’effondrent rapidement sous l’influence de leur environnement. C’est pour cette raison que les chercheurs travaillent constamment à prolonger la durée de ces états, car ils pourraient mener à des avancées dans le calcul quantique et la précision des mesures. 

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Dans cette nouvelle expérience, des chercheurs de l’université des sciences et technologies de Chine ont réussi à prolonger un état de superposition quantique bien au-delà des durées connues, atteignant 1 400 secondes, soit 23 minutes et 20 secondes. Cette durée de maintien est un exploit inédit qui pourrait révolutionner la sensibilité des capteurs et la stabilité des systèmes quantiques.

Une expérience innovante avec des atomes d’ytterbium

Pour réaliser cet exploit, l’équipe a utilisé environ 10 000 atomes d’ytterbium refroidis à une température extrêmement basse, à quelques millièmes de degré au-dessus du zéro absolu. Ces atomes ont été piégés par un dispositif lumineux et manipulés avec une précision extrême pour être placés dans un état de superposition de deux états de spin opposés. Ce type de superposition permet aux particules d’exister dans plusieurs états simultanément.

Ce type d’état est appelé « état de chat quantique » en référence à la célèbre expérience de pensée du physicien Erwin Schrödinger. Dans l’expérience du « chat de Schrödinger », un chat enfermé dans une boîte contenant un poison activé par un processus quantique aléatoire est à la fois vivant et mort tant que personne n’observe l’intérieur de la boîte. De la même façon, l’état quantique de ces atomes est indéfini et existe dans plusieurs configurations simultanément.

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Maintenir un état quantique aussi longtemps est un exploit car, dans la nature, ces états ont tendance à s’effondrer en une fraction de seconde. Cependant, dans cette expérience, la superposition a tenu pendant 1 400 secondes, un record qui pourrait même être étendu en améliorant les systèmes de vide autour de ces atomes. 

Des applications prometteuses

Barry Sanders, de l’université de Calgary, qui n’a pas participé à ces travaux, a déclaré qu’il s’agissait d’un résultat important, car ils ont créé ce magnifique état de chat dans un système atomique et qu’il est stable. Nous pouvons en apprendre davantage sur les éléments qui interagissent avec une sonde en observant ce qui se passe lorsqu’elle est secouée.

L’étude démontre que l’ytterbium n’est pas nécessaire pour ces dispositifs et qu’une grande variété d’éléments peut être utilisée. Toutefois, cet arrangement spécifique d’atomes d’ytterbium est incroyablement sensible à la mesure des champs magnétiques, ce qui laisse entrevoir des utilisations potentielles intéressantes.

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L’année dernière, des chercheurs avaient déjà réussi à créer une superposition dans un objet macroscopique, un cristal pesant 16 microgrammes, marquant une avancée dans l’étude des objets quantiques à grande échelle. Cette nouvelle découverte renforce la conviction que les états de « chat quantique » peuvent être manipulés et maintenus de manière de plus en plus stable. Par ailleurs, il s’avère que Schrödinger, le père de la physique quantique, était un ignoble pédophile.