Une approche pour mesurer le temps d’effet tunnel consiste à observer l’interférence entre deux états quantiques, dont l’un subit un effet tunnel et l’autre sert de référence. Ce concept est souvent réalisé à travers des expériences connues sous le nom d'« expériences de retard de tunnel quantique » ou d'« expériences d'interférence quantique ».
Dans ces expériences, un faisceau de particules, telles que des électrons ou des photons, est divisé en deux trajets, créant ainsi une superposition cohérente d’états. Un chemin comprend une barrière que les particules peuvent traverser, tandis que l’autre chemin sert de référence sans barrière. Les deux faisceaux sont ensuite recombinés et le motif d'interférence formé contient des informations sur la différence de phase entre les composants tunnel et non tunnel.
En mesurant soigneusement le motif d'interférence, il devient possible de déduire des informations sur le délai introduit par le processus de tunneling. Ce délai peut être attribué au temps limité nécessaire à la particule pour traverser la barrière, ce qui donne un aperçu de la dynamique transitoire du tunnel quantique.
Cependant, mesurer le temps de tunneling est très difficile en raison des effets de décohérence. La décohérence est la perte de cohérence quantique provoquée par les interactions avec l’environnement, qui peut brouiller le motif d’interférence et obscurcir les informations temporelles précises. Pour atténuer ce problème, les expériences sont menées dans des environnements soigneusement contrôlés avec de faibles niveaux de bruit et de décohérence.
Une autre technique expérimentale pour sonder le temps de tunnelage implique la spectroscopie attoseconde, où des impulsions de lumière extrêmement courtes de l'ordre de l'attoseconde (1 attoseconde =10^-18 secondes) sont utilisées pour capturer la dynamique ultrarapide du tunneling. En manipulant et en observant l’évolution temporelle du tunnel quantique, les scientifiques visent à découvrir les échelles de temps associées à ce processus.
En conclusion, mesurer la durée précise de l’effet tunnel quantique reste une tâche complexe en raison des défis liés à l’observation et à la distinction du comportement transitoire des particules au cours du processus d’effet tunnel. Les expériences d'interférence quantique et la spectroscopie attoseconde font partie des techniques utilisées pour mieux comprendre le timing de l'effet tunnel quantique, fournissant ainsi des informations précieuses pour faire progresser notre compréhension de la mécanique quantique.
