Des scientifiques ont repoussé les limites du paradoxe du chat de Schrödinger

Dans le monde de la physique quantique, un autre record semble avoir été battu. Dans un article répertorié sur le site de prépublication ArXiv, des chercheurs de l’Université des sciences et technologies de Chine affirment avoir observé des atomes dans un état de superposition quantique pendant 23 minutes. Être capable de maintenir des états quantiques stables pendant aussi longtemps pourrait aider à rendre les dispositifs quantiques plus durables et à découvrir de nouveaux effets étranges en physique quantique, soutiennent-ils.

La superposition est un phénomène où un objet à un moment donné a le potentiel d’occuper plusieurs états différents, mais l’état réel de l’objet est inconnu. De très petits objets, tels que des photons ou des électrons, démontrent ce comportement ; ils se comportent comme des ondes, pouvant occuper une gamme de positions en même temps, plutôt que comme des particules avec une seule position. Fondamentalement, lorsqu’un objet en superposition est observé, sa condition s’effondre et il est vu dans l’un de ses états potentiels. Vous pouvez imaginer cela comme une pièce de monnaie qui est lancée – pendant qu’elle tourne dans l’air, elle peut potentiellement être à la fois pile ou face en même temps, mais quand vous la regardez après qu’elle soit atterrie, elle ne peut être que l’un ou l’autre.

Vous avez peut-être aussi entendu parler de la superposition expliquée en utilisant le célèbre paradoxe du chat de Schrödinger. Il s’agissait d’une expérience de pensée proposée par le physicien Erwin Schrödinger, dans laquelle un chat est placé dans une boîte hermétiquement fermée avec un matériau radioactif qui se désintègre de manière aléatoire et qui, lorsqu’il le fait, tue le chat. Jusqu’à ce que vous ouvriez la boîte, l’expérience propose que le chat soit en superposition, étant à la fois vivant et mort simultanément. Bien que communément utilisée pour expliquer la superposition, l’expérience de Schrödinger visait à montrer l’apparente absurdité de ce comportement quantique.

Pendant des années, les chercheurs ont pu capturer de minuscules objets manifestant la superposition, avec des particules de lumière et même de minuscules cristaux en laboratoire montrant qu’ils occupent simultanément plusieurs états. Mais les objets dans ces expériences étaient toujours très instables, et leur exposition à la superposition extrêmement fugace. Cependant, dans la nouvelle étude, les chercheurs chinois, dirigés par le physicien Zheng-Tian Lu, semblent avoir utilisé des atomes piégés par la lumière pour maintenir le phénomène.

Les chercheurs ont utilisé environ 10 000 atomes d’ytterbium, qu’ils ont refroidis à quelques millièmes de degré au-dessus du zéro absolu et qu’ils ont piégés avec les forces électromagnétiques de la lumière laser. Dans ces conditions, les états quantiques des atomes pouvaient être contrôlés très précisément, et les chercheurs ont exploité cela pour placer chaque atome dans une superposition de deux états simultanés ayant deux spins très différents.

Généralement, les perturbations de l’environnement des atomes les feraient s’effondrer en un seul état en quelques secondes ou millisecondes, mais les chercheurs ont pu accorder les lasers de façon précise pour les maintenir pendant une durée inédite de 1 400 secondes, ou 23 minutes. Il est cependant important de noter que le travail n’a pas encore été examiné de manière indépendante.

Parce qu’elle prolonge la superposition pendant si longtemps, une telle technique, si elle s’avère possible, pourrait à l’avenir être utilisée pour détecter et étudier les forces magnétiques, sonder de nouveaux et exotiques effets en physique, ou même permettre une mémoire d’ordinateur quantique très stable.

Cet article est initialement apparu sur WIRED Italia et a été traduit de l’italien.