Des physiciens du Massachusetts Institute of Technology ont mis au point une méthode pour manipuler le quantique
Dans une étude publiée dans Nature Physics,Les scientifiques ont étudié 400 atomes ultrafroids d'ytterbium, l'un des deux types d'atomes utilisés dans les horloges atomiques modernes. Ils ont refroidi les atomes juste au-dessus du zéro absolu. A cette température, la plupart des effets classiques tels que la chaleur disparaissent, et le comportement des atomes est déterminé uniquement par des effets quantiques.
Chambre d'installation avec des atomes d'ytterbium ultra-froids. Photo : Simone Colombo, MIT
Les scientifiques ont utilisé un système de lasers pour captureratomes, puis envoyait une lumière « déroutante » avec une teinte bleuâtre qui faisait osciller les atomes dans un état corrélé. Ils ont permis aux atomes intriqués d'évoluer dans le temps et les ont ensuite soumis à un petit champ magnétique. Il a introduit un petit changement quantique, décalant légèrement les vibrations collectives des atomes.
Un tel changement serait impossible à détecter avecen utilisant les outils de mesure existants, notent les chercheurs. Au lieu de cela, les physiciens ont utilisé l'inversion du temps pour amplifier ce signal quantique. Pour ce faire, ils ont envoyé un autre faisceau laser avec une teinte rouge, qui a stimulé les atomes à se défaire comme s'ils évoluaient à rebours dans le temps.
Une machine laser utilisée pour enchevêtrer et démêler les atomes. Photo : Simone Colombo, MIT
L'équipe a réalisé cette expérience des milliers de fois avecdes nuages de 50 à 400 atomes, observant à chaque fois une augmentation du signal quantique. Les scientifiques ont découvert que leur système atomique intriqué est 15 fois plus sensible que des systèmes atomiques similaires non intriqués.
Chaque type d'atome vibre à une fréquence constante,qui, s'il est correctement mesuré, peut servir de pendule très précis, expliquent les auteurs. Mais à l'échelle d'un atome, les lois de la mécanique quantique entrent en vigueur et les vibrations de l'atome changent. Ce n'est qu'après avoir effectué de nombreuses mesures sur un atome que les scientifiques obtiennent une estimation de ses vibrations réelles.
Par exemple, dans les horloges atomiques modernes de la physiquemesurer à plusieurs reprises les vibrations de milliers d'atomes ultrafroids pour augmenter leurs chances d'obtenir des données précises. En utilisant la sensibilité accrue d'un système intriqué quantique, il est possible de réduire le nombre de mesures et d'améliorer la précision des horloges atomiques et de divers capteurs basés sur les vibrations atomiques.
Image de couverture : MIT
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