Le groupe, dirigé par Yu-xi Liu, professeur adjoint de physique à Caltech, et Alexej Jerschow, professeur au MIT, décrit le nouveau concept dans un article paru dans le numéro d'août 2019 de Nature Physics.
"Grâce à la technologie démontrée dans notre article, nous pouvons mesurer directement la dynamique quantique précoce d'une grande classe de systèmes quantiques", explique Liu, ajoutant :"Cela ressemble dans son esprit à l'idée de la photographie accélérée ; sauf dans notre cas. , l’effet du voyage dans le temps ne s’applique pas aux personnes ou aux objets mais à l’information quantique. »
Les scientifiques ont réalisé leurs capteurs quantiques voyageant dans le temps en se basant sur un phénomène appelé intrication quantique. L’intrication quantique se produit lorsque deux ou plusieurs particules sont liées entre elles de telle manière que l’état d’une particule ne peut être décrit indépendamment de l’état de l’autre. Ce concept est contre-intuitif par rapport à notre expérience quotidienne de la physique classique, mais a été confirmé à plusieurs reprises par des expériences.
Dans la nouvelle recherche, Liu et ses collègues ont profité de l’intrication quantique pour créer une sorte d’effaceur quantique qui leur a permis de récupérer des informations sur la dynamique initiale d’un système quantique particulier.
Pour illustrer le concept, les scientifiques ont utilisé un système quantique composé de deux particules (atomes) piégées et en rotation, appelées bits quantiques ou qubits en abrégé. Les spins de ces deux qubits étaient intriqués et l’évolution temporelle de leurs spins était affectée par la présence d’un champ magnétique.
À un moment précisément contrôlé, les chercheurs ont activé le champ magnétique et lui ont permis d’affecter les spins des deux qubits. Cela a eu pour effet de brouiller les informations quantiques stockées dans les spins. Par la suite, les chercheurs ont mis en œuvre la gomme quantique, qui a restauré les informations quantiques dès le début, avant l’application du champ magnétique.
La capacité de voyager dans le temps – ne serait-ce qu’en ce qui concerne l’information quantique – ouvre de nouvelles possibilités passionnantes pour comprendre une variété de processus physiques. Par exemple, cette technique pourrait être utilisée pour sonder le comportement précoce de réactions chimiques, étudier des mécanismes complexes de dissipation d’énergie et même découvrir les propriétés fondamentales des trous noirs.
Liu est particulièrement enthousiasmé par les applications des nouveaux capteurs quantiques à voyage temporel en physique de la matière condensée. "Il est assez étonnant d'envisager d'appliquer la puissance du voyage quantique dans le temps à un solide contenant des milliards d'atomes, où de nombreux phénomènes quantiques différents se produisent constamment", dit-il. "Une nouvelle façon de revisiter l'évolution de ces phénomènes pourrait révéler une physique cachée que nous ne voyons normalement pas."
