SCIENCES.ENERGIES ENVIRONNEMENT /LE MONDE SELON LA PHYSIQUE /2020 W8P4

Pour me faire pardonner ma fable  macabre de ce matin je vous présente une traduction  reçue aujourd’hui de PHYS ORG/SCIENCE X

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Scientists 'film' a quantum measurement

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Les scientifiques filment une mesure quantique

par l'Université de Stockholm

Le résultat de l'expérience peut être résumé dans un GIF animé qui montre ce qui arrive à l'état quantique de l'ion pendant ce millionième de seconde. L'état peut être visualisé à l'aide d'une carte tridimensionnelle. Les hauteurs des barres indiquent le degré de superposition des états quantiques possibles. Le film montre comment pendant la mesure certaines des superpositions sont perdues - et comment cette perte est progressive - tandis que d'autres sont préservées comme elles devraient l'être dans  toute mesure quantique idéale. Crédit: F. Pokorny et al., "Suivi de la dynamique d'une mesure quantique idéale", Physical Review Letters 2020

La mesure d'un système quantique le fait évoluer -  C  ‘est là l'un des aspects étranges mais fondamentaux de la mécanique quantique. Des chercheeurs de l'Université de Stockholm ont maintenant pu démontrer comment ce changement se produit. Les résultats sont publiés dans la revue scientifique Physical Review Letters.

La physique quantique décrit le monde intérieur des atomes individuels, un monde très différent de celui de  notre expérience quotidienne. L'un des nombreux aspects étranges mais fondamentaux de la mécanique quantique est le rôle de l'observateur: s’il mesurer l'état d'un système quantique il le fait changer. Malgré l'importance du processus de mesure dans la théorie, il reste des questions sans réponse: un état quantique s'effondre-t-il instantanément pendant une mesure? Sinon, combien de temps prend le processus de mesure et quel est l'état quantique du système à une étape intermédiaire?

Une collaboration de chercheurs de Suède, d'Allemagne et d'Espagne a répondu à ces questions en utilisant un seul atome, un ion strontium piégé dans un champ électrique. La mesure sur l'ion ne dure qu'un millionième de seconde. En produisant un "film" composé d'images prises à différents moments de la mesure, ils ont montré que le changement d'état se produit progressivement sous l'influence de la mesure.

Les atomes suivent les lois de la mécanique quantique qui contredisent souvent nos attentes normales. L'état quantique interne d'un atome est formé par l'état des électrons qui tournent autour du noyau atomique. L'électron peut tourner autour du noyau sur une orbite proche ou éloignée. La mécanique quantique, cependant, permet également des états dits de superposition, où l'électron  rst supposé occuper les deux orbites à la fois, mais c sur haque orbite avec une certaine probabilité   seuulement

"Chaque fois que nous mesurons l'orbite de l'électron, la réponse de la mesure sera que l'électron était soit sur une orbite inférieure ou supérieure, jamais quelque chose entre les deux. Cela est vrai même lorsque l'état quantique initial était une superposition des deux. La mesure dans un sens oblige l'électron à décider dans lequel des deux états il se trouve ", explique Fabian Pokorny, chercheur au Département de physique de l'Université de Stockholm.

Le "film" montre l'évolution au cours du processus de mesure. Les images individuelles montrent des données tomographiques où la hauteur des barres révèle le degré de superposition qui est encore préservé. Pendant la mesure, certaines des superpositions sont perdues - et cette perte se produit progressivement - tandis que d'autres sont préservées comme elles devraient l'être pour une mesure quantique idéale.

"Ces découvertes apportent un éclairage nouveau sur le fonctionnement interne de la nature et sont conformes aux prévisions de la physique quantique moderne", explique Markus Hennrich, chef de groupe de l'équipe à Stockholm.

Ces résultats sont également importants au-delà de la théorie quantique fondamentale. La mesure quantique est une partie essentielle des ordinateurs quantiques. Le groupe de l'Université de Stockholm travaille sur des ordinateurs basés sur des ions piégés, où les mesures sont utilisées pour lire le résultat à la fin d'un calcul quantique.

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More information: Tracking the Dynamics of an Ideal Quantum Measurement. Physical Review Letters. DOI:doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.080401

Journal information: Physical Review Letters

Provided by Stockholm University

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MON COMMENTAIRE

Je ne  peux que suivre incomplètement ces images de films  et ces conclusions  pourtant séduisantes !…   Personnellement    ( et qu’on le considère comme une particule ou  qu’ une onde ) la vitesse  de parcours d’ un électron sur son orbite atomique   dépend du niveau d’énergie W(i)  affecté à cet orbite …..  Et même pour les niveaux excités  les plus élevés, si  cette vitesse se révèle très considérable, elle ne saurait égaler voire dépasser  la  valeur de c ..Nous sommes dans la gamme quantique et non dans la sub quantique …..Par conséquent cette conclusion implique   que l’électron ne peut se trouver sur deux orbites ( même très proches  en  sous-niveau WX (i) etW(i+1)  simultanément   puisque sa vitesse n’est pas infinie ….Par ailleurs   et en outre le processus de mesure   ne prend pas  , par lui-même   un temps  de détection puis de mesure  absolument nul   ;  il est tributaire de l’état de l’art de la mesure    qui peut être «  trop long     « pour   capter un seul des parcours et en  fait  en «  ramasse »  deux    …….Donc ce processus de mesure dénommé quantique   n’est  que e résulta du compromis de deux « imperfections » ….S l on peut se permettre de qualifier les chose ainsi