Les physiciens ont appris comment ils pouvaient élever des chats Schrödinger en optique. Les scientifiques ont testé une méthode qui pourrait potentiellement amplifier les superpositions d'états classiques de la lumière au-delà des limites microscopiques et aider à déterminer les frontières entre les mondes quantique et classique.

Alexander Lvovsky, boursier en sciences de l'information quantique de l'ICRA, a dirigé l'équipe de scientifiques du Russian Quantum Center et de l'Université de Calgary qui ont testé une méthode qui pourrait potentiellement amplifier les superpositions d'états de lumière classiques au-delà des limites microscopiques et aider à déterminer les frontières entre les mondes quantique et classique.

L'étude a été publiée aujourd'hui dans Photonique de la nature .

En 1935, Le physicien allemand Erwin Schrödinger a proposé une expérience de pensée où un chat, caché à l'observateur, est dans une superposition de deux états :il était à la fois vivant et mort. Le chat de Schrödinger était destiné à montrer à quel point le monde macroscopique que nous voyons est radicalement différent du monde microscopique régi par les lois de la physique quantique.

Cependant, le développement des technologies quantiques permet de créer des états quantiques de plus en plus complexes, et l'expérience de pensée de Schrödinger ne semble plus hors de portée.

"L'une des questions fondamentales de la physique est la frontière entre les mondes quantique et classique. Les phénomènes quantiques, fourni des conditions idéales, être observé dans des objets macroscopiques ? La théorie ne donne aucune réponse à cette question - peut-être qu'il n'y a pas de telle frontière. Ce dont nous avons besoin, c'est d'un outil qui va le sonder, " dit Lvovsky, qui est professeur à l'Université de Calgary et directeur du Quantum Optics Laboratory du Russian Quantum Center, où l'expérience a été mise en place.

Exactement un tel outil est fourni par l'analogue physique du chat de Schrödinger - un objet dans une superposition quantique de deux états aux propriétés opposées. En optique, il s'agit d'une superposition de deux ondes lumineuses cohérentes où les champs des ondes électromagnétiques pointent dans deux directions opposées à la fois. Jusqu'à maintenant, les expériences n'ont pu obtenir de telles superpositions qu'à de faibles amplitudes qui limitent leur utilisation. Le groupe Lvovsky a effectué la procédure de "reproduction" de tels états, ce qui permet d'obtenir des "chats" optiques d'amplitudes plus élevées avec plus de succès.

Anastasia Pushkina, co-auteur et étudiante diplômée de l'Université de Calgary, explique :« L'idée de l'expérience a été proposée en 2003 par le groupe du professeur Timothy Ralph de l'Université du Queensland, Australie. En substance, nous provoquons l'interférence de deux "chats" sur un séparateur de faisceau. Cela conduit à un état intriqué dans les deux canaux de sortie de ce séparateur de faisceau. Dans l'un de ces canaux, un détecteur spécial est placé. Dans le cas où ce détecteur montre un certain résultat, un "chat" naît dans la seconde sortie dont l'énergie est plus du double de celle de la première."

Le groupe Lvovsky a testé cette méthode en laboratoire. Dans l'expérience, ils ont réussi à convertir une paire de "chats de Schrodinger" compressés négativement d'amplitude 1,15 en un seul "chat" positif d'amplitude 1,85. Ils ont généré plusieurs milliers de ces "chats" agrandis dans leur expérience.

« Il est important que la procédure puisse être répétée :de nouveaux « chats » peuvent, à son tour, se chevaucher sur un séparateur de faisceau, en produire un avec une énergie encore plus élevée, etc. Ainsi, il est possible de repousser pas à pas les limites du monde quantique, et finalement de comprendre s'il a une limite, " dit le premier auteur de l'étude, un étudiant diplômé du Russian Quantum Center et de l'Université pédagogique d'État de Moscou, Demid Sychev.

De tels « chats de Schrödinger » macroscopiques auraient des applications en communication quantique, téléportation et cryptographie.