(Phys.org)—Dans une nouvelle étude, les physiciens ont montré un moyen d'établir un réel enchevêtrement entre deux particules identiques, un sujet qui a été débattu jusqu'à présent. Les résultats permettent de mieux comprendre la nature fondamentale de l'intrication entre particules identiques et ont des applications potentielles dans le traitement de l'information quantique.

L'une des nombreuses caractéristiques étranges de l'intrication quantique est que, si deux particules sont identiques, alors ils semblent automatiquement être enchevêtrés. Dans ce cas, « identique » signifie que les particules sont du même type, par exemple, deux photons sont considérés comme identiques car il n'y a aucun moyen de distinguer un photon particulier d'un autre.

Ce type d'enchevêtrement, que les physiciens appellent « intrication due à l'indiscernabilité, " survient en raison de la manière standard dont les particules identiques sont étiquetées. Bien que les particules soient identiques, les physiciens leur attribuent des étiquettes différentes afin de les distinguer. En raison de la façon dont l'enchevêtrement est déterminé, en ce qui concerne leurs étiquettes, des particules identiques apparaissent inévitablement enchevêtrées.

Bien que ce type d'enchevêtrement soit différent de l'enchevêtrement entre particules non identiques, il y a un désaccord parmi les physiciens sur ce que c'est exactement et si c'est utile ou non pour les applications. D'un point de vue, l'intrication est valable même pour les particules distantes mais ne peut pas être exploitée pour une utilisation pratique. Dans un autre point de vue, l'enchevêtrement est simplement un artefact d'étiquetage et ne devrait pas du tout être considéré comme un enchevêtrement.

Idéalement, une manière appropriée de trancher le débat serait d'étudier l'intrication entre des particules identiques en utilisant un processus appelé décomposition de Schmidt, qui est couramment utilisé pour étudier l'intrication entre des particules non identiques. Malheureusement, La décomposition de Schmidt ne s'applique pas directement à des particules identiques, et son utilisation dans ce domaine a été controversée et inexacte, donnant des résultats manifestement incorrects pour des particules identiques.

Le principal résultat de la nouvelle étude est que les physiciens ont généralisé la décomposition de Schmidt afin qu'elle puisse être appliquée aussi bien à des particules identiques qu'à des particules non identiques.

"Les résultats montrent que l'enchevêtrement entre des particules identiques n'est pas simplement un artefact mathématique, mais ça, sous certaines conditions, l'enchevêtrement dû à l'indiscernabilité est un véritable enchevêtrement physique, " co-auteur Rosario Lo Franco à l'Université de Palerme, Italie, Raconté Phys.org .

Appliqué à deux qubits identiques, la méthode montre que, dans certaines situations, les particules ne peuvent être physiquement enchevêtrées que lorsqu'elles sont à proximité, et non lorsqu'il est spatialement séparé comme il apparaissait auparavant.

"La clé de la réussite était de se débarrasser de la pratique standard d'attribuer des étiquettes à des particules identiques, et au lieu de cela, décrivez simplement les particules en fonction de leurs états, " a déclaré le coauteur Giuseppe Compagno de l'Université de Palerme.

Les chercheurs ont également découvert un résultat quelque peu surprenant pour les qutrits - des particules à trois niveaux qui sont pertinentes pour le stockage d'informations quantiques - qui contraste avec un résultat précédent utilisant une méthode différente. Les chercheurs ont déclaré que cette différence nécessite une enquête plus approfondie.

Globalement, les physiciens s'attendent à ce que la méthode fournisse un nouveau type de ressource d'intrication pour les applications.

"Dans le cas où les fonctions d'onde des particules se chevauchent, l'intrication due uniquement à l'indiscernabilité et dévoilée directement par la décomposition de Schmidt peut être utilisée de manière opérationnelle dans les protocoles de traitement de l'information quantique, " a déclaré Lo Franco. "Cette réalisation peut d'abord nécessiter une séparation des particules identiques telles qu'obtenues par les procédures dites d'extraction."

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