L’intrication quantique entre des objets massifs

Une étude suggère la possibilité de créer et de détecter l’intrication quantique entre 2 objets de tailles macroscopiques. La recherche est encourageante, mais reste assez difficile à réaliser.


Une illustration de la peau de tambour d'une largeur de 15 micromètres sur des puces de silicium qui a été utilisé dans cette expérience d'intrication quantique. Le tambour vibre à une fréquence en ultrason et les vibrations créent l'état de l'intrication quantique - Crédit : Aalto University/Petja Hyttinen & Olli Hanhirova, ARKH Architects.
Une illustration de la peau de tambour d'une largeur de 15 micromètres sur des puces de silicium qui a été utilisé dans cette expérience d'intrication quantique. Le tambour vibre à une fréquence en ultrason et les vibrations créent l'état de l'intrication quantique - Crédit : Aalto University/Petja Hyttinen & Olli Hanhirova, ARKH Architects.

Peut-être la prédiction la plus étrange de la théorie quantique est-elle l’intrication quantique, un phénomène par lequel deux objets distants s’intriquent d’une manière qui défie à la fois la physique classique et une compréhension du sens commun de la réalité. En 1935, Albert Einstein a exprimé son inquiétude à propos de ce concept, le qualifiant d’action effrayante à distance.1

L’intrication quantique dans un système macroscopique

De nos jours, l’intrication quantique est considérée comme une pierre angulaire de la mécanique quantique et constitue la principale ressource pour une foule de technologies quantiques potentiellement transformatrices. L’intrication est cependant extrêmement fragile et n’a été observée auparavant que dans des systèmes microscopiques tels que la lumière ou les atomes et récemment dans des circuits électriques supraconducteurs.

Une illustration de la peau de tambour d'une largeur de 15 micromètres sur des puces de silicium qui a été utilisé dans cette expérience d'intrication quantique. Le tambour vibre à une fréquence en ultrason et les vibrations créent l'état de l'intrication quantique - Crédit : Aalto University/Petja Hyttinen & Olli Hanhirova, ARKH Architects.

Une illustration de la peau de tambour d’une largeur de 15 micromètres sur des puces de silicium qui a été utilisé dans cette expérience d’intrication quantique. Le tambour vibre à une fréquence en ultrason et les vibrations créent l’état de l’intrication quantique – Crédit : Aalto University/Petja Hyttinen & Olli Hanhirova, ARKH Architects.

Dans un papier publié dans Nature, une équipe dirigée par le professeur Mika Sillanpää à l’Université Aalto en Finlande a montré qu’on peut générer et détecter l’intrication entre des objets massifs. Les chercheurs ont réussi à amener les mouvements de deux peaux vibrantes individuelles, fabriquées à partir d’aluminium métallique sur une puce de silicium, dans un état quantique intriqué. Les objets de l’expérience sont vraiment massifs et macroscopiques par rapport à l’échelle atomique, car les tambours circulaires ont un diamètre proche de la largeur d’un cheveu mince.

Une expérience réalisée à une température proche du zéro absolu

Les corps vibrants interagissent via un circuit hyperfréquence supraconducteur. Les champs électromagnétiques dans le circuit sont utilisés pour absorber toutes les perturbations thermiques et ne laisser derrière que les vibrations quantiques mécaniques selon Mika Sillanpää en décrivant la configuration expérimentale. L’élimination de toutes les formes de bruit est cruciale pour les expériences, c’est pourquoi elles doivent être conduites à des températures extrêmement basses proches du zéro absolu, à -273 Celsius. Remarquablement, l’approche expérimentale permet à l’état inhabituel d’intrication quantique de persister pendant de longues périodes jusqu’à une demi-heure.

Ces mesures sont difficiles, mais extrêmement fascinantes. À l’avenir, nous tenterons de “téléporter” les vibrations mécaniques. En “téléportation” quantique, les propriétés des corps physiques peuvent être transmises sur des distances arbitraires en utilisant le canal de l’intrication selon le Dr Caspar Ockeloen-Korppi, l’auteur principal du papier, qui a également effectué les mesures.

Les résultats démontrent qu’il est maintenant possible de contrôler de grands objets mécaniques dans lesquels des états quantiques exotiques peuvent être générés et stabilisés. Non seulement cette réussite ouvre la voie à de nouveaux types de technologies quantiques et de capteurs, mais elle permet aussi d’étudier la physique fondamentale, par exemple, dans le cas de l’interaction mal comprise de la gravitation et de la mécanique quantique.

Sources

1.
Stabilized entanglement of massive mechanical oscillators. Nature. 10.1038/s41586-018-0038-x” target=”_blank” rel=”noopener noreferrer”>http://dx.doi.org/10.1038/s41586-018-0038-x. Published April 24, 2018. Accessed April 24, 2018.
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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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