une, Montage expérimental. Les photons à 702 nm d'une fibre monomode (SMF) sont découplés et collimatés dans un mode gaussien en espace libre. La mesure de faible robustesse est obtenue au moyen des n =7 blocs identiques placés après le séparateur de faisceau polarisant initial (PBS). Un détecteur à résolution spatiale 2D (une caméra EM-CCD fonctionnant en régime de comptage de photons) détermine la position finale des photons. b, Schéma de chacun des n =7 blocs réalisant le RWM :une lame demi-onde (HWP) est chargée de la présélection, une paire de cristaux biréfringents (BCs) met en œuvre le couplage faible entre la polarisation (mesurée observable) et la quantité de mouvement transverse (dispositif de mesure) du photon, et enfin une plaque polarisante (Pol) réalise la post-sélection. c, Mesure d'une valeur faible anormale en un seul clic. Les traits pleins jaunes indiquent les limites du spectre des valeurs propres de l'observable mesuré (c'est-à-dire la polarisation du photon à n =7 fois). Sur présélection et post-sélection appropriées, la valeur théoriquement attendue (18,7) est mise en évidence par une ligne pointillée verte, tandis que le pixel blanc et les barres d'incertitude rouges montrent le résultat expérimental en une seule prise, 21,4 ± 4,5. Crédit :Enrico Rebufello, Fabrice Piacentini, Alessio Avella, Muriel A. de Souza, Marco Gramegna, Jan Dziewior, Eliahu Cohen, Lev Vaidman, Ivo Pietro Degiovanni, et Marco Genovese
Dans le domaine de la mesure quantique, valeurs faibles, introduit en 1988 par Aharonov, Albert et Vaidman (AAV), représentent un paradigme des plus intrigants et déroutants, avec de nombreuses propriétés en contraste frappant avec les mesures quantiques traditionnelles (projectives).
En affaiblissant le couplage entre particule mesurée et appareil de mesure, et en exploitant une pré- et post-sélection adaptée, L'AAV a démontré qu'il était possible d'obtenir une valeur de 100 en mesurant (faiblement) le spin d'une particule ½ spin.
Un tel résultat a été obtenu après moyennage de plusieurs mesures sur des particules pré- et post-sélectionnées de manière identique; Par conséquent, un débat s'est engagé sur la nature monoparticulaire/statistique des valeurs faibles ainsi que sur leur "quantité", dans la discussion plus générale sur les valeurs faibles comme outil pour comprendre les fondements mêmes de la mécanique quantique.
Dans un nouvel article publié dans Science de la lumière et application , une équipe de chercheurs dirigée par le Dr Marco Genovese de l'institut métrologique italien INRIM (Turin, Italie), en collaboration avec des personnes de l'institut de métrologie brésilien INMETRO (Rio de Janeiro, Brésil), le Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching, Allemagne), l'Université Bar-Ilan (Ramat Gan, Israël), et l'Université de Tel-Aviv (Tel-Aviv, Israël), apporte un éclairage nouveau sur ce débat vieux de plusieurs décennies, avec une expérience d'optique quantique mesurant, pour la première fois, une valeur faible anormale avec un seul événement de détection, sans aucune statistique.
Ceci a été obtenu en réalisant un nouveau paradigme de mesure appelé Robust Weak Measurement, implémenté comme un protocole itératif dans lequel la particule mesurée (un photon, dans notre cas) passe par une séquence de n blocs, chacun mettant en œuvre la présélection, couplage faible et mécanismes de post-sélection.
De cette façon, l'observable mesuré est "la somme des variables de polarisation du même photon à n instants différents, avec le degré de liberté spatiale de ce photon unique jouant le rôle d'appareil de mesure."
"Le montage expérimental est composé d'un ensemble de n =7 blocs dans lesquels une paire de cristaux biréfringents réalise l'interaction faible, précédée d'une lame demi-onde et suivie d'une lame polarisante. Pendant que la plaque polarisante effectue la post-sélection, la lame demi-onde fait tourner la polarisation du photon sortant du bloc précédent pour définir l'état de présélection. L'EM-CCD placé à la fin des n =7 blocs détecte la position d'arrivée du photon."
"Nous avons mesuré un observable avec des valeurs propres dans la gamme [-7, 7]. La faible valeur de l'observable du système pré- et post-sélectionné sur lequel une mesure en un seul clic a été effectuée était de 18,7, et notre simple clic a donné 21,4 ± 4,5."
"Nos résultats soulignent le non-statistique, nature monoparticulaire des valeurs faibles, démontrant comment une mesure en un seul clic peut fournir une estimation de valeur faible, même pour des valeurs faibles anormales. Par ailleurs, cette expérience suggère une possibilité viable pour les méthodes d'amplification réduisant efficacement la contribution à l'incertitude associée à la mesure du pointeur. Cela ouvre la voie à de futures applications pratiques du paradigme de mesure robuste et faible. »
