Les physiciens donnent une deuxième boîte au chat de Schrödinger

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Grâce à de nouvelles expériences impliquant le paradoxe d’état du chat de Schrödinger, des physiciens de l’université de Yale ont montré que le célèbre chat peut se trouver à deux endroits différents en même temps.

Chen Wang et ses co-auteurs ont donné au chat de Schrödinger une deuxième boîte pour jouer. Crédit image : Michael S. Helfenbein / Université de Yale.

Chen Wang et ses co-auteurs ont donné au chat de Schrödinger une deuxième boîte pour jouer. Crédit image : Michael S. Helfenbein / Université de Yale.

Le chat de Schrödinger, une expérience de pensée, est un paradoxe qui applique le concept de superposition de la physique quantique à des objets rencontrés dans la vie quotidienne.

L’idée est qu’un chat est placé dans une boîte scellée avec une source radioactive et un poison qui se déclenchera si un atome de la substance radioactive se désintègre.

La physique quantique suggère que le chat est à la fois vivant et mort, jusqu’à ce que quelqu’un ouvre la boîte et, ce faisant, change l’état quantique.

Cette expérience, imaginée par le physicien autrichien Erwin Schrödinger en 1935, a trouvé de vives analogies dans les laboratoires ces dernières années.

Les physiciens de Yale ont créé un type plus exotique d’état semblable au chat de Schrödinger qui a été proposé pour des expériences depuis plus de deux décennies.

Ce chat vit ou meurt dans deux boîtes à la fois, ce qui est un mariage de l’idée du chat de Schrödinger et d’un autre concept central de la physique quantique : l’intrication (l’intrication permet à une observation locale de changer instantanément l’état d’un objet distant).

L’équipe, dirigée par Chen Wang du département de physique appliquée et de physique de Yale, a pris deux cavités spatiales distinctes et a appliqué des ondes lumineuses de telle sorte qu’une seule longueur d’onde puisse exister dans les cavités à la fois, donnant aux deux zones spatialement séparées des qualités similaires.

Les deux cavités ont été reliées par un supercourant, un courant qui circule sans qu’aucune tension ne soit appliquée.

Les scientifiques ont ensuite soumis les photons d’une cavité à un dédale de portes qui leur ont donné un spin distinct.

De cette façon, ils ont pu donner aux photons deux états (comme le chat de Schrödinger, mort ou vivant), et ils ont observé l’état similaire chez les photons de la cavité adjacente.

Jusqu’à présent, l’équipe a mesuré des “tailles de chat” allant jusqu’à 80 photons, et des tailles plus grandes peuvent être obtenues en mettant en œuvre des impulsions spécialement contrôlées.

“Ce chat est grand et intelligent. Il ne reste pas dans une seule boîte car l’état quantique est partagé entre les deux cavités et ne peut être décrit séparément”, a déclaré Wang.

“On peut également adopter un point de vue alternatif, où nous avons deux petits et simples chats de Schrodinger, un dans chaque boîte, qui sont intriqués.”

La recherche, publiée dans la revue Science, a également des applications potentielles dans le domaine de l’informatique quantique.

Un ordinateur quantique serait capable de résoudre certains problèmes beaucoup plus rapidement que les ordinateurs classiques en exploitant la superposition et l’intrication. Pourtant, l’un des principaux problèmes que pose le développement d’un ordinateur quantique fiable est de savoir comment corriger les erreurs sans perturber l’information.

Il s’avère que les états “chat” sont une approche très efficace pour stocker l’information quantique de manière redondante, pour la mise en œuvre de la correction d’erreur quantique”, a déclaré le professeur Robert Schoelkopf, co-auteur du projet.

“La génération d’un chat dans deux boîtes est le premier pas vers une opération logique entre deux bits quantiques de manière à pouvoir corriger les erreurs.”

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