Research students turn Schrödinger's cat on its head
Des étudiants de la Faculté de physique de l'Université de Varsovie (UW) et des chercheurs du Centre QOT pour les technologies optiques quantiques ont développé une méthode innovante qui permet d'effectuer la transformée de Fourier fractionnaire d'impulsions optiques à l'aide de la mémoire quantique. Cette réalisation est unique à l'échelle mondiale, car l'équipe a été la première à présenter une mise en œuvre expérimentale de ladite transformation dans ce type de système.
Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue Physical Review Letters. Dans leur travail, les étudiants ont testé l'implémentation de la transformée de Fourier fractionnaire à l'aide d'une double impulsion optique, également connue sous le nom d'état de "chat de Schrödinger".
Le spectre de l'impulsion et la distribution temporelle
Les ondes, telles que la lumière, ont leurs propres propriétés caractéristiques - durée et fréquence d'impulsion (correspondant, dans le cas de la lumière, à sa couleur). Il s'avère que ces caractéristiques sont liées entre elles par une opération appelée transformée de Fourier, qui permet de passer de la description d'une onde en temps à la description de son spectre en fréquences.
La transformée de Fourier fractionnaire est une généralisation de la transformée de Fourier qui permet une transition partielle d'une description d'une onde en temps à une description en fréquence. Intuitivement, il peut être compris comme une rotation d'une distribution (par exemple, la fonction chronocyclique de Wigner) du signal considéré d'un certain angle dans le domaine temps-fréquence.
Il s'avère que les transformées de ce type sont exceptionnellement utiles dans la conception de filtres spectraux-temporels spéciaux pour éliminer le bruit et permettre la création d'algorithmes permettant d'utiliser la nature quantique de la lumière pour distinguer les impulsions de différentes fréquences plus précisément que les filtres traditionnels. méthodes. Ceci est particulièrement important en spectroscopie, qui permet d'étudier les propriétés chimiques de la matière, et en télécommunications, qui nécessitent la transmission et le traitement d'informations avec une précision et une rapidité élevées.
Une lentille en verre ordinaire est capable de focaliser un faisceau de lumière monochromatique tombant dessus presque en un seul point (mise au point). La modification de l'angle d'incidence de la lumière sur l'objectif entraîne une modification de la position du foyer. Cela nous permet de convertir les angles d'incidence en positions, obtenant l'analogie de la transformée de Fourier, dans l'espace des directions et des positions. Un spectromètre classique basé sur un réseau de diffraction utilise cet effet pour convertir les informations de longueur d'onde de la lumière en p
De la même manière que la lentille en verre, les lentilles de temps et de fréquence permettent la conversion de la durée d'une impulsion en sa distribution spectrale, ou effectivement, effectuent une transformée de Fourier dans l'espace temps et fréquence. La bonne sélection des puissances de telles lentilles permet d'effectuer une transformée de Fourier fractionnaire. Dans le cas des impulsions optiques, l'action des lentilles temporelles et fréquentielles correspond à l'application de phases quadratiques au signal.
Pour traiter le signal, les chercheurs ont utilisé une mémoire quantique - ou plus précisément une mémoire dotée de capacités de traitement quantique de la lumière - basée sur un nuage d'atomes de rubidium placé dans un piège magnéto-optique. Les atomes ont été refroidis à une température de dixièmes de millions de degrés au-dessus du zéro absolu (42 μK). La mémoire a été placée dans un champ magnétique changeant, permettant aux composants de différentes fréquences d'être stockés dans différentes parties du nuage. L'impulsion a été soumise à une lentille temporelle pendant l'écriture et la lecture, et une lentille de fréquence a agi sur elle pendant le stockage.
Le dispositif développé à l'UW permet la mise en œuvre de telles lentilles sur une très large gamme de paramètres et de manière programmable. Une double impulsion est très sujette à la décohérence, c'est pourquoi elle est souvent comparée au célèbre chat de Schrödinger - une superposition macroscopique d'être mort et vivant, presque impossible à réaliser expérimentalement. Pourtant, l'équipe a pu mettre en œuvre des opérations fidèles sur ces États fragiles à double impulsion.
Avant une application directe dans les télécommunications, la méthode doit d'abord être mappée à d'autres longueurs d'onde et plages de paramètres. Cependant, la transformée de Fourier fractionnaire pourrait s'avérer cruciale pour les récepteurs optiques dans les réseaux de pointe, y compris les liaisons optiques par satellite. Un processeur de lumière quantique développé à l'UW permet de trouver et de tester ces nouveaux protocoles de manière efficace.
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COMMENTAIRES
Certains philosophes se sont interrogés :Qu'est-ce Qu'Erwin Schrödinger essayait d'illustrer avec sa célèbre expérience de pensée portant sur un chat dans une boîte ?
L'expérience du chat de Schrödinger fut imaginée en 1935 par le physicien afin de mettre en évidence des lacunes supposées de l'interprétation de Copenhague de la physique quantique, et particulièrement mettre en évidence le problème de la mesure. Mais d autres plus radicaux l ont pris comme un déni :la mécanique quantique en sortyant de son echelle sort irait de son domaine de vérité
La représentation du Monde que nous tirons de notre experimentation est elle toujours pertinente ????
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More information: Bartosz Niewelt et al, Experimental Implementation of the Optical Fractional Fourier Transform in the Time-Frequency Domain, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.240801
Journal information: Physical Review Letters
Provided by University of Warsaw
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