sciences energies environnement :DU NOUVEAU DANS LE QUANTIQUE ?????

 

Physicists develop a novel quantum theory of light-induced matter

Des physiciens développent une nouvelle théorie quantique de la matière induite par la lumière

par l'Université de la ville de Hong Kong

PHOTO/Illustration schématique de la 

spectroscopie résolue en temps pour la phase induite par la lumière des molécules proposées sur la base de la nouvelle théorie quantique. Le signal d'émission est collecté dans le détecteur après les impulsions laser qui excitent les molécules, produisant une imagerie multidimensionnelle de la dynamique des excitons dans le domaine en temps réel. Crédit : Dr Zhedong Zhang/Université de la ville de Hong Kong

Une équipe dirigée par un physicien de la City University of Hong Kong (CityU) a récemment développé une nouvelle théorie quantique qui explique la "phase induite par la lumière" de la matière et prédit ses nouvelles fonctionnalités. La nouvelle théorie a le potentiel de révolutionner le domaine de la photonique quantique et du contrôle quantique à température ambiante. Il ouvre également la porte à une variété d'applications basées sur la lumière de nouvelle génération, telles que les communications optiques, l'informatique quantique et les technologies de récupération de la lumière.

Les scientifiques ont trouvé des phases exotiques dans la matière, en plus des phases habituelles, connues sous le nom de phases solide, liquide et gazeuse. Et dans différentes phases au cours desquelles les atomes subissent certains arrangements dans l'espace, la matière peut avoir des propriétés différentes. En tant que catégorie des phases nouvellement découvertes, les phases induites par la lumière ont attiré beaucoup d'attention des scientifiques au cours de la dernière décennie, car elles ont été considérées comme une plate-forme prometteuse pour de nouveaux panneaux photovoltaïques et de nouvelles plates-formes chimiques, ainsi qu'une nouvelle voie pour la technologie quantique moderne.

"Les processus ultrarapides des molécules photoactives, tels que le transfert d'électrons et la redistribution d'énergie, qui sont généralement à l'échelle femtoseconde (10-15s), sont d'une grande importance pour les dispositifs de collecte de lumière, la conversion d'énergie et l'informatique quantique", a expliqué le Dr Zhang. Zhedong, professeur adjoint de physique à CityU, qui a dirigé l'étude. Les résultats ont été publiés dans la revue Physical Review Letters sous le titre « Spectroscopie cohérente multidimensionnelle pour les polaritons moléculaires : approche Langevin ».

"Cependant, la recherche sur ces processus est pleine d'obscurités. La plupart des théories existantes liées aux phases induites par la lumière sont goulottées par les échelles de temps et d'énergie et ne peuvent donc pas expliquer les propriétés transitoires et les processus ultrarapides des molécules lorsque de courtes impulsions laser entrent en jeu. Celles-ci imposent une limite fondamentale à l'exploration des phases de la matière induites par la lumière », a déclaré le Dr Zhang.

Pour résoudre ces difficultés, le Dr Zhang et ses collaborateurs ont développé une nouvelle théorie quantique pour les signaux optiques des phases induites par la lumière des molécules, qui est la première au monde. La nouvelle théorie, grâce à une analyse mathématique associée à des simulations numériques, explique la dynamique de l'état excité et les propriétés optiques des molécules en temps réel, surmontant les goulots d'étranglement résultant des théories et techniques existantes.

La nouvelle théorie intègre l'électrodynamique quantique avancée dans la spectroscopie ultrarapide. Il utilise l'algèbre moderne pour expliquer la dynamique non linéaire des molécules, ce qui jette les bases du développement d'applications technologiques de pointe pour les lasers et la caractérisation des matériaux. Il propose ainsi de nouveaux principes pour la détection optique et la métrologie quantique.

"Ce qui est particulièrement fascinant dans notre nouvelle théorie, c'est que le mouvement coopératif d'un groupe de molécules montre un comportement ondulatoire, qui se propage sur une distance. Cela n'était pas réalisable dans les études conventionnelles. Et ce mouvement collectif peut exister à température ambiante, au lieu de seulement dans une température cryogénique ultra-basse auparavant. Cela signifie qu'un contrôle et une détection précis du mouvement des particules peuvent être réalisables à température ambiante. Cela peut ouvrir de nouvelles frontières de la recherche, telles que la chimie axée sur le collectif qui pourrait potentiellement révolutionner l'étude de la photochimie. ", a déclaré le Dr Zhang.

La nouvelle théorie quantique facilite la conception de dispositifs de collecte et d'émission de lumière de nouvelle génération, ainsi que le fonctionnement et la détection laser. La cohérence émergeant de la coopérativité moléculaire induite par la lumière peut conduire à une émission de lumière brillante. Les sondes spectroscopiques de la phase induite par la lumière de la matière dans la recherche peuvent aider à exploiter les techniques de détection optique de nouvelle génération et la métrologie quantique.

À plus grande échelle, les phases induites par la lumière peuvent permettre une variété de nouvelles applications interdisciplinaires basées sur la lumière, telles que les communications optiques, l'imagerie biologique, le contrôle de la catalyse chimique et la désignation de dispositifs de collecte de lumière de manière économe en énergie.

Dans un futur proche, les chercheurs prévoient d'explorer les phases induites par la lumière et leur effet sur les matériaux quantiques, et de développer de nouvelles techniques spectroscopiques et de détection dans le contexte de l'intrication quantique.

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COMMENTAIRES

Et pour tous ceux qui n ont pas aimé maths physique et chimie a l é cole je rappelle un point d histoire :  Quel fut le role de Niels Bohr 

Qu'est-ce que sa  théorie quantique a proposé?

En 1913, IL a proposé une théorie de l'atome d'hydrogène, basée sur la théorie selon laquelle certaines quantités physiques ne prennent que des valeurs discrètes. Les électrons se déplacent autour d'un noyau, mais uniquement sur des orbites prescrites, et si les électrons sautent sur une orbite à plus faible énergie, la différence est envoyée sous forme de rayonnement ,une onde electro magnétique  d 'énergie précise  . 

Au demeurant l article traduit  montre qu 'il reste plein d obscurité  dans les phases ultra rapides intermédiaures  ou collectives et qu'une ''sub théorie"" est proposable  ....bravo!

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More information: Zhedong Zhang et al, Multidimensional Coherent Spectroscopy of Molecular Polaritons: Langevin Approach, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.103001

Journal information: Physical Review Letters 

Provided by City University of Hong