Il y a de fortes chances que vous ayez entendu parler du paradoxe du chat de Schrödinger. Nous parlons d'un chat hypothétique dans une boîte, qui est simultanément dans deux états - vivant et mort - jusqu'à ce que nous ouvrions la boîte pour regarder. C'est la soi-disant superposition quantique. Ainsi, les physiciens de l'Université de Yale ont compris comment stocker les deux états d'un chat dans deux boîtes à la fois. Les scientifiques ont partagé leurs travaux sur les pages du magazine Science.
Techniquement parlant, il n'y a pas de chat. Nous parlons du soi-disant «état de chat», dont le rôle est joué par deux (ou plus) particules qui sont simultanément dans deux états différents. Pendant des décennies, le chat de Schrödinger n'était qu'une expérience hypothétique, mais en 2005, l'Institut national américain des normes et de la technologie a réussi à créer un véritable «état de chat» dans un laboratoire. Pour ce faire, ils ont utilisé six atomes à l'état "spin up" et "spin down". Pour faciliter la compréhension, imaginez une horloge tournant dans le sens horaire et antihoraire en même temps. Depuis, leurs expériences avec des "états de chat" ont été menées avec des photons.
Les physiciens de l'Université de Yale, à leur tour, ont pu atteindre un nouveau niveau. Ils ont non seulement utilisé des photons dans une superposition quantique d'états, ils les ont également intriqués. Autrement dit, ils ont réalisé que lorsque l'état d'un photon change, l'état d'un autre photon change, même s'ils sont séparés les uns des autres. Il convient de noter que c'est l'un des aspects les plus complexes, déroutants et bizarres de la mécanique quantique. Albert Einstein a appelé une fois toute cette «action étrange à distance».
"Nous avons deux petits et simples chats de Schrödinger, tous les deux dans leurs boîtes et tous les deux dans un état d'enchevêtrement."
Pour créer la fortune, les scientifiques ont construit une petite chambre avec deux cavités en aluminium séparées. Les photons micro-ondes placés à l'intérieur ont commencé à frapper les parois des cavités et, grâce à cela, les scientifiques ont pu les combiner avec un atome artificiel de saphir supraconducteur. Le résultat est deux types de chats vivants / morts fabriqués à partir de lumière micro-ondes et sont dans deux boîtes différentes en même temps.
«Nous avons un chat gros et intelligent. Il ne reste pas dans une seule boîte, puisque l'état quantique est divisé entre deux cavités et ne peut pas être décrit séparément », explique l'auteur principal de l'étude, Chen Wang.
"Vous pouvez également envisager l'alternative, dans laquelle deux petits et simples chats de Schrödinger, chacun dans sa propre boîte, sont dans un état confus."
Une recherche comme celle-ci est très importante pour l'avenir de l'informatique quantique. Contrairement aux ordinateurs classiques, qui utilisent des bits, qui sont des zéros et des uns, les ordinateurs quantiques stockent les informations dans des qubits. Les Qubits, à leur tour, peuvent être dans deux états à la fois - zéro et un - tout comme le chat de Schrödinger peut être simultanément dans des états «vivant» et «mort» tant que personne ne l'observe. On peut dire que l'état de superposition est très fragile. Par conséquent, les informations quantiques doivent être protégées de tout type de bruit ambiant. Après tout, la moindre interférence - par exemple, un photon entre en collision avec un atome utilisé pour coder et stocker vos informations - provoquera immédiatement le «décodage» de l'ensemble du système. En d'autres termes, la superposition de l'état quantique sera perdue,ce qui entraînera des plantages de l'ensemble du système.
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L'étude des états dans lesquels un "chat" peut se trouver est intéressante car elle peut être très utile pour stocker des informations quantiques. Et la possibilité de créer des états de chat dans deux boîtes différentes, selon le co-auteur de l'étude Robert Scholskoff, est "la première étape vers la création d'une opération logique entre deux bits quantiques et l'ouverture de la possibilité de correction d'erreur."
NIKOLAY KHIZHNYAK
