On en sait plus sur le lien entre les mondes quantique et classique
Nous pouvons voir le monde qui nous entoure grâce à la lumière. Les faisceaux lumineux émis par les objets sont absorbés par des cellules spécialisées de notre rétine. Mais la vision serait-elle toujours possible sans émission de lumière ni phénomène d’absorption ? Les scientifiques pensent que oui. Prenons l’exemple d’une cartouche d’appareil photo contenant un rouleau de film photographique.
Le photographe doit l’ouvrir pour en vérifier le contenu. Or, ce rouleau est si sensible qu’un contact avec un seul photon le détruirait. À ce jour, il n’existe aucun autre moyen connu qui permet de vérifier si un film a bien été imprimé sur cette cartouche. D’un point de vue quantique, il est tout à fait possible d’observer cette cartouche sans forcément interagir avec elle. Anton Zeilinger, l’un des lauréats du prix Nobel de physique 2022, a été le premier à mettre au point un procédé expérimental sans interaction en utilisant l’optique.
Plus récemment, Shruti Dogra, John J. McCord et Gheorghe Sorin Paraoanu ont lancé une étude explorant le lien entre les mondes quantique et classique.
Détecter des objets à l’aide de supraconducteurs
Au cours de ces travaux, les chercheurs de l’université d’Aalto ont développé une technique d’observation sans interaction beaucoup plus efficace que celle de Zeilinger. Ces recherches ont été publiées dans la revue spécialisée Nature Communications.
Dogra et Paraoanu se sont servis de dispositifs transmon pour la détection d’objets dans l’espace. Ces circuits supraconducteurs relativement grands présentent toujours un comportement quantique. Si le groupe de Zeilinger a travaillé avec des lasers et des miroirs, le laboratoire de Dogra et Paraoanu est principalement équipé de micro-ondes et de supraconducteurs.
De ce fait, l’équipe a dû adapter la méthode de Zeilinger aux transmons. De même, tout le protocole expérimental a dû être révisé et amélioré. En travaillant avec un niveau d’énergie beaucoup plus élevé, les chercheurs ont également dû ajouter une couche de « quanticité » au modèle expérimental. La cohérence quantique du système à trois niveaux ainsi obtenu leur a ensuite permis de détecter des objets dans l’espace.
De nombreuses applications possibles avec ce processus quantique
Les chercheurs ont été agréablement surpris d’atteindre la cohérence quantique dès les premiers essais. Au cours de ces mêmes expériences, ils ont par ailleurs découvert que l’avantage quantique leur permet d’obtenir des résultats impossibles à atteindre avec des miroirs et des lasers classiques. Même des impulsions micro-ondes de très faible puissance ont pu être détectées efficacement à l’aide des transmons.
Les mesures sans interaction basées sur l’ancienne méthode ont déjà trouvé des applications dans des processus spécialisés tels que l’imagerie optique, la détection du bruit et la distribution de clés cryptographiques. La nouvelle méthode améliorée pourrait accroître considérablement l’efficacité de ces processus. Dans l’informatique quantique, elle pourrait par exemple être appliquée pour diagnostiquer les états des photons micro-ondes dans certains éléments de mémoire.
SOURCE : PHYS
