Voici la traduction de « Macroscopic
spatial superposition
January 9, 2020 by A T M Anishur Rahman
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« Superposition
spatiale macroscopique
9 janvier
2020 par A T M Anishur Rahman
Superposition
spatiale macroscopique
Superposition
spatiale - Un enfant vit à New York et à Londres en même temps. Crédit: A T M
Anishur Rahman
Ne serait-il
pas fascinant de vivre à la fois à New York et à Londres? Dans la norme de la
vie quotidienne, cela équivaut à
une rêverie ou à relève de la pure fantaisie. Néanmoins, c'est un
phénomène parfaitement normal en mécanique quantique. Ceci est connu entant
que lrincipe de superposition, selon
lequel deux ou plusieurs états d'un objet - par exemple, nos emplacements
physiques à New York et à Londres - peuvent coexister en même temps.
Les
scientifiques ont réalisé de nombreuses expériences confirmant le principe de
superposition avec une grande précision. Par exemple, des molécules constituées
de 2000 atomes ont été mises en superposition. La question se pose
naturellement: pourquoi dans notre vie quotidienne nous ne connaissons pas de
tels phénomènes? Est-ce dû à des contraintes technologiques ou à quelque chose
de fondamental qui interdit la superposition d'un objet massif? Il est vrai que
créer une superposition massive est techniquement difficile. Néanmoins, selon
notre compréhension actuelle des lois physiques, aucune limitation fondamentale
n'interdit la superposition d'un grand objet. En fait, il existe de nombreuses
recettes théoriques dans la littérature qui décrivent comment créer un tel
état.
Dans un
article récent, j'ai proposé un nouveau schéma de création de superpositions
spatiales à l'aide de nanoparticules magnétiques. Dans ce schéma, une
nanoparticule magnétique (20 nm) est en lévitation dans un piège à ions à une
température sub-kelvin. Ici, la lévitation n'assure aucun contact physique
entre la particule et l'environnement, et une basse température interdit les
perturbations thermiques. Globalement, ces deux conditions expérimentales
assurent un temps de cohérence de spin amélioré, ou de manière équivalente, une
synchronisation de phase prolongée entre les spins.
Dans un
deuxième temps, j'ai créé une superposition de l'état de rotation et de
rotation, ou grossièrement, une superposition du pôle nord et sud d'un aimant.
Pour ce faire, je me suis appuyé sur un autre phénomène mécanique quantique
étrange connu sous le nom de tunneling. Par conséquent, un objet ou son état,
par exemple le pôle nord ou sud d'un aimant, peut se déplacer d'un côté à
l'autre. Cela implique qu'à tout moment et sur n'importe quel côté d'un aimant,
le pôle sud et le pôle nord coexistent- en d'autres termes, une superposition
de spin est réalisée. Enfin, pour créer une superposition spatiale, j'utilise
un champ magnétique inhomogène. Ce champ magnétique exerce des forces opposées
sur les états spin-up et spin-down. De plus, un gradient dans le champ signifie
que les composantes de la superposition de spin, ici le nord et le pôle sud,
sont physiquement séparées, créant une superposition spatiale.
Un avantage
de mon schéma est que de nombreuxsycles (500) fonctionnent à l'unisson. Cela
signifie que sous un gradient de champ magnétique similaire et un temps de
cohérence de spin, mon schéma peut produire la plus grande séparation spatiale
(5 μm) entre les composants de la superposition impliquant des nanoparticules.
C'est des ordres de grandeur plus importants que les autres systèmes basés sur
le spin. De plus, cette séparation est très largement supérieure à la particule
elle-même. Cela contraste également fortement avec d'autres propositions
existantes. Un autre point d'intérêt est qu'avec des modifications appropriées,
ce schéma peut être utilisé pour tester la nature quantifiée de la gravité ou
de la gravité quantique. Étant donné que mon schéma implique de nombreux spins,
je note que le maintien d'un temps de cohérence de spin prolongé est difficile.
Enfin, étant expérimentaliste, j'ai hâte de mettre en œuvre cette proposition
en laboratoire.
Une réalisation réussie de cette proposition
ou de toute autre concernant la superposition spatiale impliquant des
nanoparticules serait certainement un jalon scientifique énorme. Sur la base de
ce succès, les gens pourraient peut-être un jour vivre à New York et à Londres
en même temps.
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histoire fait partie de Science X Dialog, où les chercheurs peuvent rendre
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More
information: Yaakov Y. Fein et al. Quantum superposition of
molecules beyond 25 kDa, Nature Physics (2019). DOI: 10.1038/s41567-019-0663-9
David J. Wineland. Nobel Lecture: Superposition,
entanglement, and raising Schrödinger's cat, Reviews of Modern Physics (2013).
DOI: 10.1103/RevModPhys.85.1103
Markus Arndt et al. Testing the limits of quantum mechanical
superpositions, Nature Physics (2014). DOI: 10.1038/nphys2863
A T M Anishur Rahman. Large spatial Schrödinger cat
state using a levitated ferrimagnetic nanoparticle, New Journal of Physics
(2019). DOI: 10.1088/1367-2630/ab4
Zhang-qi Yin et al. Large quantum superpositions of a
levitated nanodiamond through spin-optomechanical coupling, Physical Review A
(2013). DOI: 10.1103/PhysRevA.88.03361Superpositions,
Physical Review Letters (2016). DOI: 10.1103/PhysRevLett.117.143003
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COMMENTAIRES
Les
obstacles aux développement des phénomènes d intrication ont été etudiés extensivement
depuisv quelques années …. Lrs
lecteurs pourront consulter notemment la littérature anglo saxonne Quantum entanglement breakdown ou en littérature francaise : les
problèmes de l intrication quantique
La presse a
fait érats des recherches et des progrés réalisés recemment : En
particulier par l'association de Google avec l'Université de Californie de Santa
Barbara ou la collaboration annoncée sur dix ans du groupe lntel avec
l'université technologique de Delft illustrent l'engouement pour cette
thématique de recherche et la nécessité de construire un véritable partenariat
public-privé sur le long terme.
Voir aussi : es
Défis du CEA n° 214 - L'ordinateur quantique, graal du numérique - février 2017
La théorie de la décohérence quantique a été introduite par H. Dieter Zeh (en) en 19701. Elle a reçu ses premières confirmations expérimentales en 1996
RépondreSupprimerSelon moi, l'intrication est juste un effet d'un phénomène plus profond lié à la dualité quantique/subquantique.
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