Les « chats » de l'expérience de l'équipe de Yale étaient en fait des particules subatomiques enchevêtrées reliées par un canal supraconducteur. Korionov/Designs Stock/Chaiwat Photos/Thinkstock Une équipe de physiciens de l'Université de Yale a divisé le chat de Schrödinger en deux boîtes distinctes – et la fichue chose a survécu.
Bien, ça l'a fait et ça n'a pas marché, simultanément, jusqu'à ce que quelqu'un l'observe. Puis il a vécu ou il est mort.
Bienvenue en physique quantique, où les règles du monde visible ne s'appliquent pas, et les particules microscopiques semblent fonctionner à un niveau qui leur est propre.
La nouvelle recherche de l'Université de Yale, publié dans la revue Science le 27 mai, repose sur le principe de superposition, longtemps symbolisé par le chat dans une expérience de pensée de 1935 par le physicien autrichien Erwin Schrödinger. L'un des casse-tête les plus connus de la théorie quantique, le principe dit essentiellement que les particules subatomiques sont dans tous les états physiques possibles simultanément - un état de superposition - jusqu'à ce que quelqu'un essaie de les observer. Ils n'occupent qu'un seul, état mesurable (orientation, emplacement, niveau d'énergie) lorsque quelqu'un essaie de les observer.
Donc, par exemple, un électron occupe théoriquement tous les emplacements possibles de son orbite jusqu'à ce que vous essayiez de le trouver. Ensuite, c'est à un seul endroit.
Un chat sans état
Le chat était la représentation grotesque de Schrödinger de ce à quoi ressemblerait la superposition en dehors du laboratoire. Dans sa célèbre expérience hypothétique, il a enfermé un chat dans une boîte contenant une particule radioactive et une fiole de gaz toxique. Si la particule se désintègre, la fiole se briserait et le chat mourrait; si ce n'est pas le cas, le chat vivrait.
HowStuffWorks illustration de l'expérience de pensée du chat de Schrödinger HowStuffWorks Schrödinger faisait remarquer que si cette particule était dans un état de superposition, en décomposition et non en décomposition tant que personne ne regarde, le chat serait à la fois mort et vivant jusqu'à ce que quelqu'un ouvre la boîte.
Schrödinger ne l'a pas acheté. Il s'est trompé, bien que. A l'échelle microscopique, la matière non observée peut être dans plusieurs états à la fois, et cette capacité peut être une clé de l'informatique quantique, qui promet des vitesses de traitement inimaginables par les normes d'aujourd'hui.
Un bit d'ordinateur normal peut être dans un état "1" ou un état "0". Un peu quantique, ou qubit, peut être dans les deux états à la fois, connu comme un "état de chat, " lui permettant d'effectuer plusieurs tâches en même temps.
Et si ce qubit à double état était lié à un autre qubit à double état de sorte que toute action effectuée par l'un déclenche instantanément une action dans un autre - un état d'intrication - ils pourraient effectuer plusieurs tâches à la fois ensemble, comme une seule unité.
Les scientifiques parlent de ces "états de chat à deux modes" depuis plus de 20 ans, mais personne n'y était parvenu jusqu'à présent.
"De nombreux scénarios ridicules sont en principe théoriquement possibles jusqu'à ce que nous [trouvions] des indices de la limitation de la mécanique quantique, et il est toujours fascinant de voir ce que nous pouvons réellement faire en laboratoire, " dit le Dr Chen Wang, associé postdoctoral au département de physique appliquée et de physique de Yale et auteur principal de l'étude.
Deux États, Deux emplacements
Dans ce cas, ce que Wang et ses collègues ont fait est de piéger des photons de lumière micro-ondes, les plus petites composantes des champs électromagnétiques, dans deux chambres à micro-ondes séparées reliées par un canal supraconducteur. Une série d'impulsions d'énergie met les deux champs dans des états de superposition, oscillant dans deux directions opposées à la fois.
"Un état de chat pour un oscillateur à cavité micro-ondes est très analogue à une corde de guitare vibrant simultanément dans deux directions opposées, " écrit Wang dans un e-mail.
"Un état de chat à deux modes, " il dit, "est comme deux cordes de guitare vibrant chacune de deux manières à la fois mais synchronisées l'une avec l'autre."
C'est là qu'intervient le canal supraconducteur. Parce que les chambres étaient reliées, les photons divisés ont pu interagir. Ils se sont ainsi empêtrés, décrit par la Physique de l'Univers comme un état dans lequel « les particules qui interagissent les unes avec les autres deviennent en permanence corrélées, ou dépendant des états et propriétés de l'autre, dans la mesure où ils perdent effectivement leur individualité et, à bien des égards, se comportent comme une seule entité. »
Lorsque les chercheurs ont désactivé le canal, les champs se comportaient toujours comme s'ils étaient connectés. Tout changement appliqué dans une chambre a déclenché des changements simultanés dans l'autre chambre, bien qu'ils ne soient plus physiquement liés.
Un avenir quantique
La recherche montre pour la première fois la viabilité d'un état de chat à deux modes, dans lequel un seul état de superposition existe à deux endroits distincts à la fois.
"Cela prouve que notre technologie quantique a progressé au point que nous pouvons créer un tel état de chat avec un grand nombre de particules de variétés multiples, " dit Wang.
Théorie des quanta, il semble, devient de moins en moins théorique.
"Non seulement le "paradoxe" du chat [de Schrödinger] ne semble plus absurde conceptuellement aux physiciens, " Wang dit, mais « des états quantiques encore plus exotiques deviennent monnaie courante et réalisables. »
La prochaine étape à l'ordre du jour de l'équipe est de « mettre en œuvre une correction d'erreur dans une porte logique quantique entre deux bits quantiques ».
Maintenant c'est embarrassantDans les années 1930, Albert Einstein a rejeté la théorie de l'intrication quantique. Non seulement il avait tort, mais il est crédité d'avoir dérouté des générations de scientifiques sur la nature du phénomène.
