Des physiciens découvrent le secret de la télécommande quantique

La téléportation est l'un des phénomènes les plus extraordinaires du monde quantique. Il permet à un objet quantique, tel qu'un photon ou un électron, de voyager d'un endroit à un autre sans traverser l'espace intermédiaire.

La téléportation est une procédure standard dans tout laboratoire de mécanique quantique décent. Les physiciens l'utilisent quotidiennement pour la communication quantique et le calcul quantique.

Si cela semble exotique, vous n'avez encore rien vu ; la téléportation est sur le point de devenir beaucoup plus étrange. C'est parce que jusqu'à présent, les physiciens ne pouvaient téléporter que des particules uniques, une à la fois. Aujourd'hui, Christine Muschik au parc technologique méditerranéen de Barcelone et un groupe de copains disent qu'ils ont trouvé comment téléporter des trucs quantiques en continu.

Cela leur permettra de manipuler une particule quantique tout en observant les effets se produire ailleurs dans une autre particule. C'est essentiellement une télécommande quantique.

La configuration de base est une simple extension de la téléportation traditionnelle. Cela est possible grâce à un étrange phénomène quantique connu sous le nom d'intrication, qui se produit lorsque deux particules quantiques sont si profondément liées qu'elles partagent la même existence.

En termes mathématiques, les deux particules sont décrites par une seule fonction d'onde. Ainsi, toute manipulation d'une particule influence automatiquement l'autre instantanément, quelle que soit la distance qui les sépare.

La téléportation se produit lorsque la première de ces particules intriquées interagit avec une autre particule quantique, appelons-la X. Cette interaction influence immédiatement l'état de la deuxième particule intriquée.

L'astuce que les physiciens ont mise au point est d'organiser cette interaction de sorte que la deuxième particule intriquée se retrouve dans le même état que la particule quantique appelée X. Ce n'est pas seulement un état très similaire, c'est un état identique - aucune mesure ne pourrait distinguer cette particule du X d'origine. Lorsque cela se produit, X a été téléporté.

La nouvelle technique fonctionne de manière similaire. Tout d'abord, les physiciens créent une paire de particules intriquées. Ils placent ensuite une particule dans un champ magnétique variable pour influencer son état.

La nouvelle astuce qu'ils ont découverte est d'organiser cette expérience de manière à ce que la manipulation de la première particule fasse changer l'état de son partenaire intriqué de la même manière.

En d'autres termes, ils utilisent le champ magnétique dans une région de l'espace pour contrôler en permanence l'état d'une particule ailleurs dans l'espace. Ou comme Muschick et ses collègues l'ont dit : nous montrons comment la capacité d'effectuer des opérations quantiques de manière continue et déterministe peut être exploitée pour induire une dynamique non locale entre deux parties distinctes.

La nouvelle technique est basée sur une astuce subtile. Les physiciens savent depuis longtemps que l'intrication est une chose fragile - une mesure sur l'un des deux détruit le lien entre eux, c'est pourquoi les physiciens n'ont pu téléporter que des particules individuelles, une à la fois.

En effet, il s'agit d'un problème général dans le monde quantique : éternuez et vous détruisez la nature quantique du système que vous étudiez.

Ces dernières années, cependant, les physiciens ont découvert comment manipuler les objets quantiques sans détruire leur nature quantique. L'astuce consiste à les pousser très doucement. Faire cela en continu produit finalement un changement significatif tout en préservant les caractéristiques quantiques du système.

La percée que Muschik et co ont faite est de trouver comment effectuer le même genre de petits coups de coude sur un système enchevêtré, ce qui conduit immédiatement à la télécommande quantique.

C'est un développement intéressant et potentiellement important avec une mise en garde : le nouveau travail est entièrement théorique. Cependant, il ne semble pas y avoir de raison pour laquelle la télécommande quantique ne pourrait pas être tentée dans un laboratoire d'optique quantique décent pour le moment. En effet, divers membres de cette équipe ont accès exactement au type d'installations qui pourraient être utilisées pour tester l'idée.

Il est difficile de croire que ces gars n'ont pas passé quelques heures à jouer avec des miroirs et des chiffons pour lentilles pour tenter de faire fonctionner cela. Alors peut-être pouvons-nous être raisonnablement optimistes quant à une vérification expérimentale le plus tôt possible.

Une question plus intéressante est de savoir à quoi pourrait servir la télécommande quantique. La capacité de contrôler l'état des objets quantiques à distance devrait avoir d'énormes applications. Peut-être que les lecteurs de ce blog voudront peut-être en suggérer quelques-uns dans la section commentaires ci-dessous.

Réf : arxiv.org/abs/1304.0319 : Téléportation quantique des dynamiques et interactions efficaces entre systèmes distants

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