Un ion (violet) se trouve au centre d'un piège à ions. Les impulsions laser ultrarapides créent un "état de chat" en séparant les états quantiques internes de l'ion (rouge et bleu). Crédit :E. Edwards/JQI
Dans la célèbre expérience de pensée de Schrödinger, un chat semble être à la fois mort et vivant, une idée qui met la crédulité à rude épreuve. Ces jours, les chats n'agissent toujours pas de cette façon, mais les physiciens créent désormais régulièrement des analogues du chat de Schrödinger en laboratoire en étalant le monde quantique microscopique sur des distances macroscopiques.
De tels "états de chat" ont trouvé de nombreux foyers, promettant des mesures quantiques plus sensibles et servant de base aux codes de correction d'erreurs quantiques, un composant nécessaire pour les futurs ordinateurs quantiques sujets aux erreurs.
Avec ces objectifs à l'esprit, certains chercheurs sont impatients de créer de meilleurs états de chat avec des ions uniques. Mais, jusque là, les techniques standard ont imposé des limites sur la portée de leur nature quantique.
Récemment, des chercheurs du Joint Quantum Institute ont développé un nouveau schéma pour créer des états de chat à un seul ion, détaillant les résultats cette semaine dans Communication Nature . Leur expérience place un seul ion ytterbium dans une superposition - une combinaison quantique - de deux états différents. Initialement, ces États évoluent ensemble dans leur environnement commun, partageant le même mouvement. Mais une série d'impulsions laser ultrarapides et soigneusement chronométrées appliquent des forces différentes aux deux états ioniques, en les poussant dans des directions opposées. La superposition originelle persiste, mais les états finissent par osciller en déphasage les uns par rapport aux autres.
En utilisant cette technique, l'équipe JQI a réussi à séparer les états d'une distance de près de 300 nanomètres, environ douze fois plus loin qu'auparavant. Il n'y a encore qu'un ion, mais sa nature quantique s'étend maintenant sur une distance plus de mille fois plus grande que sa taille d'origine. De telles superpositions à longue distance sont très sensibles, et pourrait permettre des mesures d'interférométrie atomique précises ou des techniques de cryptographie quantique robustes.
