,

Une nouvelle expérience du « chat » de Schrödinger vise à comprendre les limites du monde quantique

Crédits : Dhatfield / Wikipedia

Une équipe de physicien explique avoir trouvé le moyen « d’élever » le chat de Schrödinger (un objet dans une superposition quantique de deux états avec des propriétés opposées) pour produire des versions agrandies qui pourraient révéler un jour les limites du monde quantique.

Vous avez sans doute entendu parler de ce « chat ». Erwin Schrödinger, l’un des piliers de la physique quantique, imaginait en 1935 l’expérience de pensée suivante (une expérience de pensée, c’est se poser la question : que se passerait-il si…) : si l’on enferme son chat dans une boîte close contenant un poison qui tue l’animal dès qu’il détecte la désintégration d’un atome d’un corps radioactif (événement aléatoire, impossible à prédire), que se passerait-il ? De l’extérieur, on ne peut pas savoir ce qui se passe dans la boîte. En d’autres termes, le chat dans la boîte peut vivre ou mourir sans que l’on sache ce qui se passe depuis l’extérieur.

Cette expérience visait à confronter les gens aux paradoxes de la physique quantique (de l’infiniment petit). Dans ce monde si particulier, une particule (un électron par exemple) peut être à plusieurs endroits en même temps. En d’autres termes, la physique qui régit notre monde (celui que nous expérimentons tous les jours) est faite de certitude là où la physique quantique se base sur des probabilités (une particule à x % de chance d’être ici et y % d’être là). Mais mathématiquement, cette particule peut être aux deux endroits en même temps : c’est la superposition quantique.

Les propriétés de la physique quantique restent dans le monde quantique. Exporter les propriétés quantiques dans le monde macroscopique conduit à des situations irréalistes comme un chat mort et vivant en même temps. Une équipe de physiciens explique pourtant avoir trouvé le moyen « d’élever » (faire grossir) ce « chat de Schrödinger ». En élevant des « chats » de plus en plus gros, l’expérience pourrait enfin révéler le point précis où les objets basculent entre la physique quantique et la physique classique, ce fossé entre les mondes que les physiciens tentent de combler depuis des décennies.

« L’une des questions fondamentales de la physique est cette frontière qui sépare le monde quantique et le monde classique. Les phénomènes quantiques peuvent-ils être observés dans les objets macroscopiques ? », s’interroge le physicien Alexander Lvovsky, de l’Université de Calgary et du Russian Quantum Center qui a participé à l’étude. Se posant la question, les physiciens ont découvert le moyen d’effectuer l’expérience de manière réelle en utilisant non pas un chat bien sûr, mais des photons hyperfréquences qui peuvent être polarisés verticalement et horizontalement en même temps jusqu’à ce que leur polarisation soit mesurée.

Les physiciens ont utilisé cette technique pour créer deux « chats » de Schrödinger dans deux « boîtes quantiques » en même temps et ont réussi à observer le phénomène. Aujourd’hui, ils ont découvert comment générer des « chats » agrandis avec des amplitudes plus élevées que jamais. L’expérience consiste à réaliser une superposition de deux ondes lumineuses cohérentes où les champs des ondes électromagnétiques pointent dans deux directions opposées à la fois. Ils ont ensuite généré de nouveaux « chats » d’amplitude supérieure en exécutant ces ondes à travers un diviseur de faisceau. L’idée, c’est de pouvoir répéter l’expérience pour générer plusieurs milliers de « chats » toujours plus agrandis.

Ainsi, il sera peut-être bientôt possible de repousser les limites du monde quantique étape par étape et éventuellement de comprendre si une frontière existe entre ces deux mondes, une connaissance essentielle à notre compréhension des lois de la physique qui régissent notre Univers. Jusqu’à présent, personne n’a pu lier les deux.

Source.