SCIENCES?ENERGIES.ENVIRONNEMENT /LE MONDE SELON LA PHYSIQUE / W 22 / LES ATOMES SE PARLENT ???!!!

 

C’est le titre  de cette communication qui m’a intrigué ;’’ Scientists overhear two atoms chatting

by Delft University of Technology’’ ; je precise qu’il s agit du titre  de phys org /science X

:’’

 

 

 

 

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Les scientifiques entendent deux atomes en train de bavarder

par l'Université de technologie de Delft

 

Vue d'artiste de l'expérience, où une impulsion électrique est appliquée à un atome de titane. En conséquence, son moment magnétique se retourne soudainement. Un atome de titane voisin (à droite) réagit à ce mouvement, mais ne peut pas suivre le mouvement aussi rapide. En tant que tel, un échange d'informations quantiques magnétiques entre les atomes est initié. Crédits: TU Delft / Scixel

Le comportement des matériaux dépend des interactions entre d'innombrables atomes. Vous pourriez voir cela comme une discussion de groupe géante dans laquelle les atomes échangent continuellement des informations quantiques. Des chercheurs de l'Université de technologie de Delft en collaboration avec l'Université RWTH Aachen et le Centre de recherche Jülich ont maintenant pu intercepter une conversation entre deux atomes. Ils présentent leurs résultats dans Science le 28 mai.

 

 

Les atomes, bien sûr, ne parlent pas vraiment. Mais ils peuvent réagir les uns aux autres. C'est notamment le cas des atomes magnétiques. «Chaque atome porte un petit moment magnétique appelé spin. Ces spins s'influencent mutuellement, comme le font les aiguilles de la boussole lorsque vous les rapprochez. Si vous donnez une poussée à l'un d'eux, ils commenceront à se déplacer ensemble d'une manière très spécifique», explique Sander Otte, chef de l'équipe qui a effectué la recherche. "Mais selon les lois de la mécanique quantique, chaque spin peut être simultanément pointé dans différentes directions, formant une superposition. Cela signifie que le transfert réel d'informations quantiques a lieu entre les atomes, comme une sorte de conversation."

 

 

À grande échelle, ce type d'échange d'informations entre atomes peut conduire à des phénomènes fascinants. Un exemple classique est la supraconductivité: l'effet où certains matériaux perdent toute résistivité électrique en dessous d'une température critique. Bien que bien compris pour les cas les plus simples, personne ne sait exactement comment cet effet se produit dans de nombreux matériaux complexes. Mais il est certain que les interactions quantiques magnétiques jouent un rôle clé. Dans le but d'essayer d'expliquer des phénomènes comme celui-ci, les scientifiques sont très intéressés à pouvoir intercepter ces échanges; pour entendre les conversations entre les atomes.

 

Dans l'équipe d'Otte, ils s'en occupent assez directement: ils mettent littéralement deux atomes l'un à côté de l'autre pour voir ce qui se passe. Ceci est possible grâce à un microscope à effet tunnel: un dispositif dans lequel une aiguille pointue peut sonder les atomes un par un et peut même les réorganiser. Les chercheurs ont utilisé cet appareil pour placer deux atomes de titane à une distance d'un peu plus d'un nanomètre - un millionième de millimètre - l'un de l'autre. À cette distance, les atomes sont simplement capables de détecter le spin de l'autre. Si vous voulez maintenant tordre l'un des deux tours, la conversation commencerait d'elle-même.

 

Habituellement, cette torsion est effectuée en envoyant des signaux radio très précis aux atomes. Cette technique dite de résonance de spin - qui rappelle assez le principe de fonctionnement d'un scanner IRM trouvé dans les hôpitaux - est utilisée avec succès dans la recherche sur les bits quantiques. Cet outil est également disponible pour l'équipe de Delft, mais il présente un inconvénient. «C'est tout simplement trop lent», déclare Ph.D. étudiant Lukas Veldman, auteur principal de la publication Science. "Vous avez à peine commencé à tordre l'un des tours avant que l'autre commence à tourner. De cette façon, vous ne pouvez jamais enquêter sur ce qui se passe en plaçant les deux tours dans des directions opposées." Les chercheurs ont donc essayé quelque chose de peu orthodoxes: ils ont rapidement inversé le spin de l'un des deux atomes avec une soudaine explosion de courant électrique. À leur grande surprise, cette approche drastique a abouti à une belle interaction quantique. Pendant l'impulsion, les électrons entrent en collision avec l'atome, provoquant la rotation de son spin. Otte: "Mais nous avons toujours supposé que pendant ce processus, la délicate information quantique - la soi-disant cohérence - était perdue. Après tout, les électrons sont incohérents: l'histoire de chaque électron avant la collision est légèrement différente et ce chaos est transféré au spin de l'atome, détruisant toute cohérence. "

 

Le fait que cela ne semble pas être vrai maintenant a suscité un certain débat. Apparemment, chaque électron aléatoire, quel que soit son passé, peut initier une superposition cohérente: une combinaison spécifique d'états quantiques élémentaires qui est parfaitement connue et qui forme la base de presque toute forme de technologie quantique.

 

 

"L'essentiel est que cela dépend de la question que vous  vous posez", affirme Markus Ternes, co-auteur de l'Université RWTH Aachen et du Research Center Jülich. "L'électron inverse le spin d'un atome en le faisant pointer, disons, vers la gauche. Vous pourriez voir cela comme une mesure, effaçant toute la mémoire quantique. Mais du point de vue du système combiné comprenant les deux atomes, la situation résultante n'est pas si banal du tout. Pour les deux atomes ensemble, le nouvel état constitue une superposition parfaite, permettant l'échange d'informations entre eux. Ce qui est crucial pour que cela se produise, c'est que les deux spins s'emmêlent: un état quantique particulier dans lequel ils partagent davantage informations les uns sur les autres que  c’est classiquement possibles. "

 

La découverte peut être importante pour la recherche sur les bits quantiques. Peut-être que dans cette recherche, vous pourriez vous en sortir un peu moins prudent lors de l'initialisation des états quantiques. Mais pour Otte et son équipe, c'est surtout le point de départ d'expériences encore plus belles. Veldman: "Ici, nous avons utilisé deux atomes, mais que se passe-t-il lorsque vous en utilisez trois? Ou dix ou mille? Personne ne peut prédire cela, car la puissance de calcul est insuffisante pour de tels nombres. Peut-être qu'un jour nous pourrons écouter des conversations quantiques que personne n'a jamais pu entendre auparavant. "

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Explore further

 

A two-atom quantum duet

More information: "Free coherent evolution of a coupled atomic spin system initialized by electron scattering" Science (2021). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.abg8223

Journal information: Science

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MON COMMENTAIRE

Je trouve inutile  de ‘’spiritualiser’’ les électrons ou les atomes  et de traiter cette manip entre deux atomes   comme le résultat d’une conversation où

chacun apporterait à l’ autre des informations …  Ce qui s’échange c’ est de l’ énergie  et dans  le contenu du terme « information » il y a plus que cela …L’information est aussi l’utilisation  du concept de symbole  , d’ une sorte de codage   de de l’ énergie vocale échangée … alors qu’ il s’ agit banalement ici      d’une interaction physique soudaine externe  suivie d’une rection  plus ou moine amortie et différée …De plus dans tout phénomène quantique il faut  voir le résultat d’ une  dispersion statistique    régissant l’incertitude   de tout phénomène  à cette échelle …’’Humaniser ‘’ les atomes c’  est  de l’anthropos centrisme excessif !