Des chercheurs de l'ETH Zurich ont produit un résonateur mécanique dans lequel
Pour expliquer la mécanique quantique, l'Autrichienle physicien Erwin Schrödinger a proposé une expérience de pensée. Il a placé le chat dans une boîte métallique verrouillée avec une substance radioactive, un compteur Geiger et un flacon d'acide cyanhydrique. Dans un certain laps de temps, un atome d'une substance peut se désintégrer avec une certaine probabilité. Cela active le compteur Geiger et déclenche un mécanisme qui brise le flacon de poison. En conséquence, le chat meurt.
Parce que l'observateur extérieur ne sait pasSi l'atome s'est désintégré, il ne sait pas non plus si le chat est vivant ou mort. Selon la mécanique quantique, à ce moment le chat devrait être dans un état de superposition : il est à la fois vivant et mort. Jusqu'à présent, les scientifiques ont imité cette expérience au niveau micro : ils utilisaient des atomes ou des molécules dans des états de superposition mécanique quantique.
Dans leur étude, des physiciens suisses ont crééun système dans lequel les vibrations dans un cristal agissent comme un chat, et une couche de matériau piézoélectrique supraconducteur agit comme une capsule de poison. Il crée un champ électrique lorsque le cristal change de forme lorsqu'il vibre. Dans un tel système, la superposition d'un qubit peut être transférée au cristal, à la suite de quoi des vibrations y sont observées dans deux directions simultanément.
Schéma d'expérience :les vibrations dans le cristal et le substrat supraconducteur imitent un chat et un atome d'une substance radioactive liée à une capsule de poison de l'expérience de pensée de Schrödinger. Image : Yiwen Chu, ETH Zurich
Pour que les états vibratoires correspondent"Chat de Schrödinger", il est important qu'ils soient reconnaissables macroscopiquement, expliquent les scientifiques. Cela signifie que la distance entre les états haut et bas doit être supérieure à toute fluctuation thermique ou quantique des atomes à l'intérieur du cristal.
Les chercheurs ont mesuré l'espaceséparation de deux états à l'aide d'un qubit supraconducteur. Il s'est avéré être suffisamment grand pour distinguer clairement les États. «En mettant les deux états vibrationnels du cristal en superposition, nous avons en fait créé un chat de Schrödinger de 16 μg», explique Ewen Chu, professeur à l'ETH Zurich.
Les chercheurs notent que les résultatsles expériences ont non seulement une signification théorique mais aussi pratique. Par exemple, les informations quantiques stockées dans les qubits peuvent être rendues plus fiables en utilisant les états de chat de Schrödinger, qui consistent en un grand nombre d'atomes dans un cristal, plutôt que de s'appuyer sur des atomes ou des ions individuels, comme c'est le cas actuellement. De plus, la sensibilité des objets massifs dans des états de superposition au bruit externe peut être utilisée pour mesurer avec précision de minuscules perturbations telles que les ondes gravitationnelles ou les particules de matière noire.
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En couverture : une illustration artistique du chat de Schrödinger. Image: Yiwen Chu, ETH Zurich