La cape d'invisibilité quantique cache les objets de la réalité

Les capes d'invisibilité sont à la mode ces jours-ci. Au cours des dernières années, ce blog a suivi diverses tentatives pour développer des capes d'invisibilité pour les tremblements de terre, l'acoustique et pour diverses parties du spectre électromagnétique. Au cours des derniers jours, nous avons vu l'émergence d'une nouvelle génération de capes qui peuvent cacher de gros objets du quotidien sur tout le spectre optique.

Aujourd'hui, Jeng Yi Lee et Ray-Kuang Lee de l'Université nationale Tsing-Hua de Taïwan poussent l'idée du camouflage jusqu'à sa limite ultime. Ces gars ont découvert comment construire des capes d'invisibilité quantique. Ce sont des capes qui protègent les objets des propriétés quantiques du monde extérieur. Ce n'est pas tant une cape d'invisibilité qu'une cape de réalité.

L'idée est simple par essence. Les capes d'invisibilité ordinaires fonctionnent en dirigeant la lumière autour d'une région de l'espace pour donner l'impression qu'elle n'y était pas. L'approche mathématique qui décrit cela s'appelle l'optique de transformation. Cela commence par l'équation de Maxwell qui régit le comportement de la lumière lorsqu'elle traverse l'espace.

Une façon de penser à la lumière est comme un champ dans l'espace. En optique de transformation, ce champ peut être étiré et comprimé comme une feuille de caoutchouc lorsqu'il traverse certains types de matériaux. L'objectif est de concevoir ce matériau de manière à ce qu'il étire la feuille autour de régions de l'espace et les rende ainsi invisibles.

L'approche développée par Jeng Yi et Ray-Kuang est mathématiquement identique à celle-ci. Mais au lieu de commencer par les équations de Maxwell, ils commencent par l'équation de Schrödinger qui régit la probabilité qu'un objet soit présent dans une région de l'espace.

Leur idée est de traiter ce champ de probabilité comme une feuille de caoutchouc qui peut être étirée et comprimée. Ainsi, le but de la conception d'une cape d'invisibilité quantique est d'étirer cette feuille autour d'une région de l'espace de sorte que la probabilité d'exister à l'intérieur soit nulle. En effet, ils conçoivent une cape qui protège son contenu de la réalité.

Il y a plusieurs mises en garde importantes ici. La première est que le bouclier serait conçu pour se protéger d'une forme particulière d'équation de Schrödinger, peut-être associée aux électrons par exemple. Cela protégerait une région de l'espace des propriétés quantiques des électrons voisins, mais pas nécessairement d'autres choses.

Ainsi, une telle cape fournirait une protection contre certains aspects de la réalité plutôt que la totalité. Fabriquer une cape de réalité à large bande qui se cache de nombreux objets quantiques à la fois serait probablement un défi beaucoup plus grand, si cela est possible.

Un autre point important est que cet article est entièrement théorique. Jeng Yi et Ray-Kuang fournissent un traitement théorique d'un nanoshell qui masque la région de l'espace à l'intérieur des effets de la matière à proximité. Cette approche démontre que l'idée est possible à l'échelle nanométrique, du moins en principe.

Le grand défi sera bien sûr de trouver des moyens de mettre en œuvre la technique pour de vrai. Cela nécessitera une ingénierie impressionnante, mais Jeng Yi et Ray-Kuang disent que cela devrait être possible en utilisant les technologies des semi-conducteurs d'aujourd'hui.

L'idée serait donc de créer une nanoparticule creuse, peut-être en silicium, qui protégerait son contenu des électrons passant à proximité. C'est quelque chose qui pourrait être utile pour le stockage ou le traitement d'informations quantiques, par exemple.

C'est une idée intéressante qui pourrait stimuler une toute nouvelle approche du blindage. Si cela semble un peu tiré par les cheveux, il convient de garder à l'esprit l'échelle de temps au cours de laquelle les capes d'invisibilité conventionnelles ont émergé. L'o article théorique original proposant l'idée paru le 25 mai 2003 et le papier décrivant le premier manteau de travail paru le 19 octobre de la même année.

Si le développement des capes d'invisibilité quantique ressemble à cela, nous pourrions en voir une en opération avant la fin de l'année.

Réf : arxiv.org/abs/1306.2120 : Masquer la région intérieure des nanoparticules noyau-enveloppe avec des capes invisibles quantiques

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