Étant donné que le chat dans la boîte (en haut à gauche) est en superposition, cela signifie qu'il peut être dans de nombreux états différents (par exemple, mort et/ou vivant) et qu'il est marqué d'une étiquette quantique. La photo prise du chat est intriquée avec la situation à l'intérieur de la boîte. On peut décider du sort du chat en traitant la photo d'une certaine manière (en bas à gauche), ou nous pouvons le garder en superposition en restaurant l'étiquette quantique en utilisant un processus différent (en bas à droite). Crédit :Professeur agrégé Holger F. Hofmann et Emma Buchet/Université d'Hiroshima
La physique quantique est difficile et l'explique encore plus. Le professeur agrégé Holger F. Hofmann de l'Université d'Hiroshima et Kartik Patekar de l'Indian Institute of Technology de Bombay ont tenté de résoudre l'une des plus grandes énigmes de la physique quantique :comment mesurer le système quantique sans le modifier ?
Leur nouvel article publié ce mois-ci a révélé qu'en lisant les informations observées à partir d'un système quantique loin du système lui-même, les chercheurs peuvent déterminer son état, selon la méthode d'analyse. Bien que l'analyse soit complètement retirée du système quantique, il est possible de restituer la superposition initiale des issues possibles par une lecture attentive des données quantiques.
"Normalement, nous cherchions quelque chose en regardant. Mais dans ce cas, regarder change l'objet, c'est le problème de la mécanique quantique. Nous pouvons utiliser des mathématiques compliquées pour le décrire, mais comment être sûr que les mathématiques décrivent ce qui est vraiment là ? Lorsque nous mesurons quelque chose, il y a un compromis et les autres possibilités de ce que cela pourrait être sont perdues. Vous ne pouvez rien découvrir sans interaction, vous payez un prix d'avance", explique Hofmann.
Pendant le séjour d'un mois de Patekar à l'Université d'Hiroshima alors qu'il était étudiant de premier cycle, les deux physiciens ont tenté d'imaginer des moyens de mesurer le système sans « en payer le prix », c'est-à-dire en gardant la superposition du système ou en signifiant que le système peut exister dans tous les états. Afin de comprendre leurs résultats, Hofmann décrit leurs découvertes en utilisant l'histoire physique bien connue du chat de Schrödinger :
Le chat de Schrödinger est dans une boîte et les scientifiques ne savent pas s'il est mort ou vivant. Une caméra est installée pour regarder dans la boîte et prendre une photo depuis une position à l'extérieur de la boîte. La photo prise du chat ressort floue; on peut voir qu'il y a un chat mais pas s'il est mort ou vivant. Le flash de l'appareil photo a également supprimé un "quantum tag" marquant la superposition du chat. Cette photo est maintenant mêlée au destin du chat, c'est-à-dire nous pouvons décider de ce qui est arrivé au chat en traitant cette photo d'une certaine manière.
La photo pourrait ensuite être retirée de la boîte et traitée sur un ordinateur ou dans une chambre noire. Selon la méthode utilisée pour traiter la photo, on peut savoir si le chat est vivant ou mort, ou ce que le flash a fait au chat, restaurer l'étiquette quantique. Le choix du lecteur détermine ce que nous savons du chat. Nous pouvons savoir s'il est mort/vivant ou restaurer l'étiquette quantique qui a été supprimée lorsque la photo a été prise, mais pas les deux.
Ce n'est qu'un pas en avant dans notre compréhension de la mécanique quantique. Aujourd'hui, sa pleine application reste confinée aux systèmes de niveau expert comme les ordinateurs quantiques, bien que certains de ses aspects puissent également être utilisés dans des mesures précises, et pour une communication sécurisée utilisant la cryptographie quantique.
« C'est un élément clé de mes recherches. Je voulais vraiment comprendre pourquoi cette étrangeté quantique est là. Je me suis concentré sur les mesures parce que c'est de là que vient l'étrangeté ! » dit Hofmann.
