Le principe d'incertitude, introduit pour la première fois par Werner Heisenberg à la fin des années 1920, est un concept fondamental de la mécanique quantique. Dans le monde quantique, des particules comme les électrons qui alimentent tous les produits électriques peuvent également se comporter comme des ondes. Par conséquent, les particules ne peuvent pas avoir simultanément une position et une quantité de mouvement bien définies. Par exemple, mesurer la quantité de mouvement d'une particule conduit à une perturbation de position, et donc la position ne peut pas être définie avec précision.

Dans des recherches récentes, Publié dans Science , une équipe dirigée par le professeur Mika Sillanpää de l'université Aalto en Finlande a montré qu'il existe un moyen de contourner le principe d'incertitude. L'équipe comprenait le Dr Matt Woolley de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud en Australie, qui a développé le modèle théorique de l'expérience.

Au lieu de particules élémentaires, l'équipe a réalisé les expériences en utilisant des objets beaucoup plus gros :deux peaux de tambour vibrantes un cinquième de la largeur d'un cheveu humain. Les peaux de tambour ont été soigneusement contraintes à se comporter de manière quantique.

« Dans notre travail, les peaux de tambour présentent un mouvement quantique collectif. Les tambours vibrent dans une phase opposée l'un à l'autre, de telle sorte que lorsque l'un d'eux est en fin de cycle de vibration, l'autre est dans la position opposée en même temps. Dans cette situation, l'incertitude quantique du mouvement des tambours est annulée si les deux tambours sont traités comme une seule entité de mécanique quantique, " explique l'auteur principal de l'étude, Dr Laure Mercier de Lepinay.

Cela signifie que les chercheurs ont pu mesurer simultanément la position et l'élan des deux peaux de tambour, ce qui ne devrait pas être possible selon le principe d'incertitude de Heisenberg. Briser la règle leur permet de pouvoir caractériser des forces extrêmement faibles entraînant les peaux de tambour.

"L'un des tambours répond à toutes les forces de l'autre tambour de manière opposée, avec une masse négative, " dit Sillanpää.

Par ailleurs, les chercheurs ont également exploité ce résultat pour fournir la preuve la plus solide à ce jour que de tels objets de grande taille peuvent présenter ce que l'on appelle l'intrication quantique. Les objets enchevêtrés ne peuvent pas être décrits indépendamment les uns des autres, même s'ils peuvent avoir une séparation spatiale arbitrairement grande. L'intrication permet à des paires d'objets de se comporter d'une manière qui contredit la physique classique, et est la ressource clé derrière les technologies quantiques émergentes. Un ordinateur quantique peut, par exemple, effectuer les types de calculs nécessaires pour inventer de nouveaux médicaments beaucoup plus rapidement que n'importe quel superordinateur ne le pourrait jamais.

Dans les objets macroscopiques, les effets quantiques comme l'intrication sont très fragiles, et sont facilement détruits par toute perturbation de leur environnement environnant. Par conséquent, les expériences ont été réalisées à très basse température, seulement un centième de degré au-dessus du zéro absolu à -273 degrés.

À l'avenir, le groupe de recherche utilisera ces idées dans des tests de laboratoire visant à sonder l'interaction de la mécanique quantique et de la gravité. Les peaux de tambour vibrantes peuvent également servir d'interfaces pour connecter des nœuds à grande échelle, réseaux quantiques distribués.

L'article, "Sous-système sans mécanique quantique avec oscillateurs mécaniques, " par Laure Mercier de Lépinay, Caspar F. Ockeloen-Korppi, Matthew J. Woolley, et Mika A. Sillanpää est publié dans Science 7 mai.