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Étiquette : Quantenphysik

  • Écoutez comment les atomes quantiques se parlent entre eux

    Écoutez comment les atomes quantiques se parlent entre eux

    Une étape scientifique importante est en train d’être franchie dans les laboratoires de l’EPFL à Lausanne. Un système acoustique qui permet de simuler des phénomènes quantiques à un niveau audible et macroscopique. Il a été développé par le doctorant Mathieu Padlewski en collaboration avec les chercheurs Hervé Lissek et Romain Fleury. L’objectif est de rendre accessibles les états très complexes de la matière condensée, non pas via des électrons, mais via des ondes sonores.

    Métamatériau comme plate-forme de recherche
    Le système est basé sur ce que l’on appelle un métamatériau acoustique, une structure artificielle composée de 16 cubes interconnectés. Grâce à des haut-parleurs et des microphones intégrés, les chercheurs génèrent et mesurent des ondes sonores ciblées. Ces « atomes acoustiques » peuvent être configurés de manière flexible afin de modéliser les phénomènes physiques les plus divers, y compris ceux qui se situent au-delà de la physique classique des solides.

    Le chat de Schrödinger devient audible
    Contrairement aux ondes quantiques réelles, qui sont détruites par toute mesure, les ondes acoustiques peuvent être observées et analysées directement. Ainsi, le concept quantique de superposition, symbolisé par le chat de Schrödinger, devient perceptible dans le son. Tout comme une voix est composée à la fois de fréquences fondamentales et d’harmoniques, le système de l’EPFL permet d’entendre et de mesurer simultanément de nombreux « états acoustiques ».

    De la physique à l’application
    Les champs d’application potentiels vont du développement de nouveaux systèmes de gestion de l’énergie au diagnostic médical. Le métamatériau pourrait être réglé sur des fréquences spécifiques, comme l’oreille interne humaine. Une voie possible pour la recherche sur les troubles auditifs tels que les acouphènes. Plus ambitieux encore est l’objectif à long terme d’un « ordinateur analogique acoustique » qui, inspiré de l’informatique quantique, pourrait traiter des informations dans des états superposés sans risquer leur désintégration.

    La Suisse, moteur de l’innovation
    Cette recherche illustre le rôle de la Suisse en tant que leader dans le domaine des sciences de rupture. L’association de la physique fondamentale, de l’ingénierie et des visions d’application montre de manière impressionnante le potentiel de la recherche interdisciplinaire. Pour les investisseurs, les développeurs et les promoteurs de l’innovation, il existe de nouvelles possibilités d’établir les technologies acoustiques comme des alternatives évolutives dans le domaine du calcul, des capteurs et de la technologie des matériaux.

  • L’intrication quantique – La danse ultra-rapide des particules

    L’intrication quantique – La danse ultra-rapide des particules

    L’intrication quantique se produit lorsque deux particules ou plus restent dans un état dans lequel l’état d’une particule est inextricablement lié à celui de l’autre. Même sur de longues distances, ce lien persiste, de sorte qu’un changement dans une particule a une répercussion immédiate sur l’autre. Albert Einstein a décrit cet effet comme une « action à distance hantée » Cette propriété fondamentale de la physique quantique est un élément important pour de nombreuses applications d’avenir.

    Le rôle du temps dans l’intrication quantique
    Bien qu’extrêmement rapide, l’intrication quantique n’est pas instantanée. Grâce à des méthodes de mesure de haute précision, l’Université technique de Vienne a constaté que l’apparition de l’intrication se déploie sur une période de quelques attosecondes. La recherche montre que les processus quantiques ont certes un effet immédiat, mais qu’ils peuvent être mesurés dans le temps. Dans ce cas, une impulsion laser arrache un électron d’un atome, ce qui fait passer un autre électron dans un état d’énergie plus élevé – ces deux électrons sont alors intriqués.

    Mesure des attosecondes – L’inimaginable
    La durée de l’intrication quantique est si courte qu’elle est mesurée en attosecondes – un milliardième de milliardième de seconde. Ces mesures ont été effectuées à l’aide de simulations avancées et d’impulsions laser ultracourtes et ont permis d’établir que le « temps de naissance » de l’intrication électronique est de 232 attosecondes. Cette avancée permet aux chercheurs d’observer directement la dynamique de ces processus ultracourts et de les reproduire dans des expériences.

    Simulations au niveau attoseconde – une percée dans la recherche quantique
    En combinant simulations et expériences, les chercheurs de l’Université technique de Vienne ont pu reproduire avec précision le déroulement de l’intrication quantique. Les résultats, publiés dans les Physical Review Letters, sont considérés comme une étape importante et ouvrent de nouvelles perspectives pour des applications dans la cryptographie quantique et les ordinateurs quantiques, dans lesquels l’intrication joue un rôle central. La possibilité d’analyser des processus quantiques en attosecondes ouvre de nouvelles voies pour le développement de systèmes technologiques quantiques.

    La compréhension du temps en physique quantique
    Les recherches actuelles montrent que la compréhension classique du temps n’est pas suffisante pour décrire les effets quantiques. Dans le monde quantique, les états apparaissent et disparaissent dans des laps de temps minuscules qui nous sont à peine compréhensibles. « L’électron ne saute pas simplement hors de l’atome, c’est une onde qui s’échappe lentement de l’atome », explique le professeur Iva Březinová de l’Université technique de Vienne.

    Applications de l’intrication quantique – une technologie d’avenir
    L’intrication quantique est bien plus qu’un phénomène fascinant ; elle est à la base de technologies révolutionnaires telles que la cryptographie quantique, qui permet des systèmes de communication extrêmement sécurisés, et les ordinateurs quantiques, qui effectuent des calculs potentiellement complexes plus rapidement et plus efficacement que les ordinateurs classiques. En décryptant les processus ultrarapides de l’intrication quantique, les chercheurs acquièrent des connaissances qui leur permettent de rendre ces technologies sûres et efficaces.

    L’étude de l’intrication quantique à l’échelle de l’attoseconde représente une percée dans notre compréhension de la physique quantique et offre un énorme potentiel pour les technologies du futur. La compréhension précise de ces processus permet de développer des applications telles que la cryptographie quantique et l’informatique quantique, et donc de changer radicalement le monde du traitement et de la sécurité de l’information.