Ici, une illustration des peaux de tambours vibrants de 15 micromètres de diamètre utilisées dans l’expérience. © Petja Hyttinen & Olli Hanhirova, ARKH Architectes, Université de Aalto

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L’intrication quantique observée sur des objets presque macroscopiques

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L'une des manifestations les plus incroyables de la physique quantique est probablement celle que l'on appelle l'intrication. Et après l'avoir observée sur des électrons et des atomes, des chercheurs affirment aujourd'hui en avoir été témoins sur des objets de taille presque macroscopique.

L'intrication quantique. Un phénomène étrange par lequel deux objets distants se retrouvent comme liés - par des états quantiques dépendants l'un de l'autre - d'une manière qui défie le sens commun et même la physique classique. Et pour la toute première fois, des scientifiques ont pu obtenir et observer ce phénomène sur des objets macroscopiques. Enfin presque. Des objets dont le diamètre est de l'ordre de 15 micromètres.

Jusqu'alors, l'intrication quantique n'avait pu être montrée que sur des particules. En 2015, par exemple, des chercheurs du MIT avaient réussi à intriquer, grâce à une impulsion laser, pas moins de 3.000 atomes de rubidium 87. Une broutille face aux milliards de milliards d'atomes que composent les oscillateurs mécaniques du diamètre approximatif d'un cheveu humain, impliqués dans l'expérience qui vient d'être menée par des chercheurs de l'université de Aalto (Finlande).

Une intrication maintenue pendant 30 minutes

Une équipe a en effet réussi à placer ces sortes de peaux de tambours vibrants en aluminium dans un état quantique intriqué. Un état qui a pu être maintenu pendant pas moins d'une demi-heure. « Les corps vibrants interagissent via un circuit hyperfréquence supraconducteur. Les champs électromagnétiques dans le circuit sont utilisés pour absorber toutes les perturbations thermiques et ne laisser derrière que les vibrations quantiques mécaniques », explique Mika Sillanpää. Et le fait de conduire l'expérience à une température juste au-dessus du zéro absolu, aux environs de -273 °C donc, a permis d'éviter toute autre forme de perturbations et d'interférences.

Téléporter les propriétés physiques d’un objet macroscopique comme dans certains films de science-fiction grâce à l’intrication ? « Nous en sommes encore loin », reconnaissent les chercheurs. © tombud, Pixabay, CC0 Creative Commons

La physique quantique aussi valable à notre échelle ?

Car, si rien dans la mécanique quantique n'impose formellement qu'elle ne s'applique qu'à des objets de petite taille, deux facteurs semblent cruciaux lorsqu'il s'agit de déterminer si oui ou non un objet se comportera selon les règles étranges de la physique quantique. Ainsi, pour entrer dans le monde de la mécanique quantique, un objet devra d'abord pouvoir s'isoler des perturbations de son environnement. Il faudra ensuite que l'énergie associée à cet objet - sa fréquence de vibration - dépasse l'énergie associée à son environnement - sa température. C'est pourquoi les petits objets sont plus susceptibles d'être soumis aux règles de la physique quantique.

D'un point de vue fondamental, cette expérience démontre donc que les lois de la mécanique quantique peuvent aussi s'appliquer à des objets « massifs ». Restera à déterminer massifs à quel point. D'un point de vue plus pratique, l'expérience pourrait, entre autres, servir à optimiser la détection d'ondes gravitationnelles.

Notez par ailleurs qu'un autre groupe, issu cette fois de l'université de Delft (Pays-Bas), a également annoncé avoir réussi à placer des objets de la taille de bactéries en état d'intrication quantique : deux oscillateurs micromécaniques à base de rayons de silicium nanostructurés sur des puces espacées de 20 centimètres. Une configuration intéressante en vue d'une intégration au sein d'un réseau quantique à fibre optique. Mais l'état d'intrication n'a toutefois pas pu être maintenu plus d'une fraction de seconde.

  • L’intrication quantique lie deux objets distants.
  • Pour la première fois, des objets macroscopiques ont été placés dans un état d’intrication quantique.
  • Une preuve que les lois de la physique quantique peuvent s’appliquer à une échelle qui se rapproche de la nôtre.
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