Une languette en superposition quantique.


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De la physique quantique, oui, mais visible à l’œil nu! Andrew Cleland et son équipe de l’université de Californie ont réussi à placer une languette de métal de plusieurs dizaines de micromètres dans un état de superposition quantique. La languette vibre tout en ne vibrant pas, conséquence d’un principe fondamental de la physique quantique. Ces résultats sont publiés cette semaine par la revue Nature (AOP).

D’après la théorie quantique de la matière, les objets microscopiques se comportent à la fois comme des ondes et des particules. Conséquence: il est impossible de connaître la position exacte d’une particule dans l’espace et, encore plus étrange, une particule peut simultanément se trouver dans deux états contradictoires.

Chat mort et vif

Ce constat est connu par les physiciens depuis des décennies, mais jusqu’ici, il n’avait pu être observé qu’à des échelles atomiques. En effet, pour demeurer dans cet état quantique, l’objet ne doit subir aucune perturbation extérieure. Or, plus un objet est gros et plus le nombre d’atomes qui le composent est grand, plus les forces extérieures peuvent perturber son état de superposition quantique. Les physiciens se doutaient que les principes de la mécanique quantique s’appliquaient à l’échelle macroscopique. La célèbre expérience du chat imaginée par Schrödinger, à la fois mort et vivant dans sa caisse, est d’ailleurs la transposition du principe de superposition quantique à une échelle visible.

Pour placer un objet de 30 micromètres dans un état quantique, Andrew Cleland et son équipe ont utilisé un circuit électrique supraconducteur qui obéit aux lois de la mécanique quantique. Ils ont d’abord refroidi leur système à une température d’environ -273°C (proche du zéro absolu). A cette température, la languette métallique se trouve elle aussi dans un état quantique.

En raison de sa soumission aux lois quantiques, les chercheurs ont pu placer leur circuit électrique dans un état de superposition quantique, c’est-à-dire lui ordonner de bouger tout en restant immobile. En la connectant à ce circuit électrique, les chercheurs ont alors pu donner à leur languette ces deux ordres simultanés: vibrer et ne pas vibrer. La languette se trouve dans un état de superposition quantique.

Interrogé par la revue Nature, Andrew Cleland a déclaré qu’il «devait y avoir des applications intéressantes» à ses travaux, ajoutant modestement qu’il ne voyait pas lesquelles pour le moment. De son côté, le physicien Hailing Wang de l’université d’Orégon se réjouit de la découverte de son collègue, puisqu’elle démontre que les lois de la mécanique quantique restent valables à de grandes échelles, ce dont les physiciens se doutaient sans jamais l’avoir vérifié.

Lucas Farcy
Sciences-et-Avenir.fr

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