Une illustration représentant "l'ambiance commune" de la lumière et des atomes décrite dans cette étude. Crédit :Christophe Galland (EPFL)
Une caractéristique particulièrement contre-intuitive de la mécanique quantique est qu'un seul événement peut exister dans un état de superposition — se produisant ici et là, ou les deux aujourd'hui et demain.
De telles superpositions sont difficiles à créer, car ils sont détruits si des informations sur le lieu et l'heure de l'événement sont divulguées dans les environs - et même si personne n'enregistre réellement ces informations. Mais quand des superpositions se produisent, elles conduisent à des observations très différentes de celle de la physique classique, soulevant des questions qui débordent sur notre compréhension même de l'espace et du temps.
Des scientifiques de l'EPFL, MIT, et le CEA Saclay, publier dans Avancées scientifiques , démontrer un état de vibration qui existe simultanément à deux moments différents, et fournir des preuves de cette superposition quantique en mesurant la classe la plus forte de corrélations quantiques entre les faisceaux lumineux qui interagissent avec la vibration.
Les chercheurs ont utilisé une impulsion laser très courte pour déclencher un modèle de vibration spécifique à l'intérieur d'un cristal de diamant. Chaque paire d'atomes voisins oscillait comme deux masses reliées par un ressort, et cette oscillation était synchrone sur toute la région éclairée. Pour conserver l'énergie pendant ce processus, une lumière d'une nouvelle couleur est émise, déplacé vers le rouge du spectre.
Cette image classique, cependant, est incompatible avec les expériences. Au lieu, la lumière et les vibrations doivent être décrites comme des particules, ou quanta :l'énergie lumineuse est quantifiée en photons discrets tandis que l'énergie vibrationnelle est quantifiée en phonons discrets (du nom du grec ancien « photo =lumière » et « phono =son »).
Le processus décrit ci-dessus doit donc être considéré comme la fission d'un photon entrant du laser en une paire de photon et de phonon, semblable à la fission nucléaire d'un atome en deux morceaux plus petits.
