(Phys.org)—Les physiciens ont démontré des corrélations de Bell dans le plus grand système physique à ce jour—un ensemble d'un demi-million d'atomes à une température ultrafroide de 25 µK. La présence de corrélations de Bell indique que tous les atomes partagent des corrélations quantiques non locales les uns avec les autres. Ces corrélations pourraient un jour être utilisées dans les systèmes d'information quantique et pour concevoir de nouveaux tests de mécanique quantique.

Les chercheurs, dirigé par Mark Kasevich à l'Université de Stanford, ont publié un article sur le grand système présentant des corrélations quantiques de type Bell dans un récent numéro de Lettres d'examen physique .

"Nos résultats illustrent la richesse des états quantiques à plusieurs corps impliquant de nombreux systèmes intriqués, " Kasevich a dit Phys.org . « On sait peu de choses à cette frontière.

Afin d'utiliser les corrélations quantiques à des fins pratiques, les corrélations doivent être mesurées. Jusque récemment, la seule façon de mesurer les corrélations de Bell dans un système d'atomes (ou d'autres composants) était de mesurer les corrélations entre tous les atomes individuels. Mais il y a quelques années, les physiciens ont développé une nouvelle méthode de mesure des corrélations de Bell qui ne nécessite pas de mesurer des composants individuels, mais peut être fait en mesurant les propriétés collectives du système dans son ensemble. L'année dernière, les scientifiques ont utilisé cette méthode pour démontrer les corrélations de Bell dans un condensat de Bose-Einstein d'environ 500 atomes.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont augmenté ce nombre à un record de 500, 000 atomes. Pour faire ça, ils ont utilisé une méthode appelée spin squeezing, dans lequel ils ont commencé par préparer tous les spins des atomes dans une superposition d'états haut et bas. Les chercheurs ont ensuite réduit (ou "comprimé") l'incertitude d'une composante de spin en dessous de la valeur autorisée pour les atomes non corrélés, ce qui augmente simultanément l'incertitude de la composante de spin conjugué pour satisfaire le principe d'incertitude. En effectuant des mesures collectives sur les propriétés de spin de l'ensemble du système, les chercheurs ont démontré que les états de spin présentent des corrélations au-delà de ce qui est attendu par la physique classique.

Actuellement, on ne sait pas exactement comment les corrélations de Bell non locales peuvent être utilisées dans de si grands systèmes. Dans les petits systèmes, Les corrélations de Bell ont été utilisées pour générer des nombres aléatoires, qui ont des applications en cryptographie. Les physiciens s'attendent également à ce que les méthodes expérimentales utilisées ici puissent être utilisées pour tester les prédictions de la théorie quantique.

"Nous espérons tester la mécanique quantique de nouvelles manières avec des versions spatialement étendues des états utilisés dans ce travail, " a déclaré Kasevich. " Imaginez un état quantique à plusieurs corps s'étendant sur un mètre et impliquant des milliers de particules corrélées. Les états comprimés utilisés pour ce travail ont également une application pratique dans les capteurs, car ils peuvent être exploités pour réduire le bruit des capteurs."

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