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mars 4, 2020

Le temps est-il cassé? Les physiciens ont filmé une mesure quantique mais le «moment» était flou4 minutes de lecture

Le temps est-il cassé? Les physiciens ont filmé une mesure quantique mais le «moment» était flou


Ils ont capturé un instant dans le temps, mais le moment était flou. Cela peut ressembler aux paroles d'une chanson douce mais finalement nihiliste de l'ère grunge, mais en fait, cela semble être une prise possible à une nouvelle expérience exotique de physique quantique.

L'équipe a cherché à découvrir si l '«idéal mesure quantique »existe dans la nature. L'un des principes fondamentaux de la mécanique quantique implique un concept farfelu appelé «superposition». Cette idée dit essentiellement que les choses dans le monde quantique peuvent être à plus d'un endroit en même temps.

Dans cette expérience les chercheurs ont piégé un atome et tenté de mesurer un électron en superposition. La grande idée ici était que l'orbite atomique de l'électron peut prendre plus d'une trajectoire (haute ou basse) et, par superposition, elle peut exister dans les deux trajectoires en même temps.

Lire: Notre univers peut faire partie d'un ordinateur quantique géant

Dans des circonstances normales, le fait même de mesurer un objet en superposition le fait «s'effondrer» dans un état ou un autre. En théorie, cela rend presque impossible pour quelqu'un de «pirater» un réseau quantique sans être détecté. Mais les physiciens ont longtemps rêvé de la «mesure quantique idéale».

Une telle mesure permettrait aux scientifiques d'avoir une vision claire de ce qui se passe pendant l'effondrement de la superposition à la réalité classique (ce qui existe avant que nous mesurions par rapport au résultat final que nous observons réellement). Et, plus important encore, cela permettrait d'étudier les états quantiques sans forcer l'effondrement violent: l'objectif de la mesure quantique idéale est de maintenir la superposition après observation.

Selon le document de recherche de l'équipe européenne :

Nous démontrons un processus naturel qui est considéré comme une mesure idéale et surveillons sa dynamique en prenant une séquence d'instantanés pendant que le processus est en cours. Ces instantanés sont tomographiquement complets et nous permettent de comparer les résultats expérimentaux avec la prédiction théorique d'une mesure idéale.

Pour ce faire, l'équipe a piégé un ion strontium modifié dans un champ électrique et l'a soumis à un test de fluorescence. L'action quantique se produit «naturellement» dans ce cas, ce qui a permis à l'équipe de la filmer telle qu'elle s'est produite pendant un millionième de seconde.

Ce qu'ils ont trouvé était quelque chose entre l'effondrement classique et les mesures quantiques idéales. Selon un communiqué de presse de l'Université de Stockholm:

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 un quantum idéal

Crédit: Université de Stockholm

Bien que le film lui-même soit une percée qui améliorera presque certainement notre compréhension de l'univers quantique – les chercheurs appliquent leur travail au développement d'un ordinateur quantique basé sur la mesure des ions piégés – l'expérience a révélé un minuscule morceau d'informations sur la nature du temps lui-même.

Selon la recherche, l'effondrement de la superposition à l'état ultime n'est pas instantané. Le communiqué de presse l'a décrit comme se produisant «progressivement sous l'influence de la mesure». Comme cela représente ce qui pourrait être notre observation la plus proche et la plus détaillée du déroulement d'une fonction quantique, il va de soi que c'est notre vision la plus claire à ce jour du fonctionnement du temps dans l'univers quantique.

Ceci est important car le temps est une sorte de substrat rocheux fil liant les univers classique et quantique. Dans l'ensemble, la communauté scientifique traite le «temps» comme un paramètre de fond externe, ce qui signifie qu'il devrait fonctionner de la même manière dans le monde quantique que dans celui que nous observons naturellement.

Pourtant, les résultats de la L'expérience de l'équipe européenne semble confirmer ce que la Relativité d'Einstein nous a montré tout au long: le temps peut être une propriété physique malléable de l'univers.

Les mondes classique et quantique devraient être un cas clair de «comme ci-dessus, donc ci-dessous». Si cela est vrai, est-ce que l'idée d'un «moment exact» est quelque chose qui n'est pas fondamentalement soutenu par la nature?



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