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Les physiciens découvrent les «  rois et reines de la quanticité  »

Les Physiciens Découvrent Les `` Rois Et Reines De La

Cette particule de lumière ressemble-t-elle plus à une balle qui traverse l’espace, ou plutôt à un désordre maculé qui est partout à la fois?

La réponse dépend si les lois absurdes de particules subatomiques ou les équations déterministes qui régissent les objets plus grands ont plus de poids. Maintenant, pour la première fois, les physiciens ont trouvé un moyen de définir mathématiquement le degré de quanticité de tout – que ce soit une particule, atome, une molécule ou même une planète – des expositions. Le résultat suggère un moyen de quantifier la quanticité et d’identifier «les états les plus quantiques» d’un système, que l’équipe appelle les «rois et reines de la quanticité».

En plus d’approfondir notre compréhension de l’univers, les travaux pourraient trouver des applications dans les technologies quantiques telles que les détecteurs d’ondes gravitationnelles et les appareils de mesure ultra-précis.

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Cœur de réalité

Au cœur subatomique de la réalité, le monde bizarre de la mécanique quantique règne. En vertu de ces règles hallucinantes, de minuscules particules subatomiques telles que les électrons peuvent être appariées dans d’étranges superpositions d’états – ce qui signifie qu’un électron peut exister dans plusieurs états à la fois – et leurs positions autour d’un atome et même leurs élans ne sont pas fixes tant qu’ils ‘sont observés. Ces particules mineures ont même la capacité de traverser des barrières apparemment insurmontables.

Les objets classiques, par contre, suivent les règles quotidiennes normales de notre expérience. Les boules de billard s’entrechoquent; les boulets de canon volent le long des arcs paraboliques; et les planètes tournent autour de leurs orbites selon des équations physiques bien connues.

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Les chercheurs réfléchissent depuis longtemps à cet étrange état de choses, où certaines entités du cosmos peuvent être définies de manière classique, tandis que d’autres sont soumises à des lois quantiques probabilistes – ce qui signifie que vous ne pouvez mesurer que les résultats probables.

Mais « selon la mécanique quantique, tout est de la mécanique quantique », a déclaré Aaron Goldberg, physicien à l’Université de Toronto au Canada et auteur principal du nouvel article, à 45Secondes.fr. «Ce n’est pas parce que vous ne voyez pas ces choses étranges tous les jours qu’elles ne sont pas là.

Ce que Goldberg signifie, c’est que les objets classiques comme les boules de billard sont secrètement des systèmes quantiques, il existe donc une probabilité infiniment faible qu’ils vont, par exemple, traverser le côté d’une table de billard. Cela suggère qu’il existe un continuum, avec «classicisme» à une extrémité et «quantum» à l’autre.

Il y a peu de temps, l’un des co-auteurs de Goldberg, Luis Sanchez-Soto de l’Université Complutense de Madrid en Espagne, donnait une conférence lorsqu’un participant lui a demandé quel serait l’état le plus quantique dans lequel un système pourrait être. « Cela a déclenché tout », a déclaré Sanchez-Soto à 45Secondes.fr.

Les tentatives précédentes de quantification de la quanticité ont toujours porté sur des systèmes quantiques spécifiques, comme ceux contenant des particules de lumière, et les résultats ne pouvaient donc pas nécessairement être appliqués à d’autres systèmes qui comprenaient différentes particules comme les atomes. Goldberg, Sanchez-Soto et leur équipe ont plutôt cherché une manière généralisée de définir les extrêmes dans les états quantiques.

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« Nous pouvons appliquer cela à n’importe quel système quantique – atomes, molécules, lumière ou même combinaisons de ces choses – en utilisant les mêmes principes directeurs », a déclaré Goldberg. L’équipe a découvert que ces extrêmes quantiques pouvaient se présenter sous au moins deux types différents, nommant certains rois et d’autres reines pour leur nature superlative.

Ils ont rapporté leurs découvertes le 17 novembre dans le journal Science quantique AVS.

Alors qu’est-ce que cela signifie exactement pour quelque chose d’être «le plus quantique»? C’est là que le travail devient délicat, car il est très mathématique et difficile à visualiser facilement.

Mais Pieter Kok, physicien à l’Université de Sheffield en Angleterre, qui n’a pas participé à la rédaction du nouveau document, a suggéré un moyen de le comprendre. L’un des systèmes physiques les plus élémentaires est un simple oscillateur harmonique – c’est-à-dire une boule à l’extrémité d’un ressort qui se déplace d’avant en arrière, a déclaré Kok à 45Secondes.fr.

Une particule quantique serait à l’extrême classique si elle se comportait comme ce système à billes et à ressorts, trouvé à des moments spécifiques en fonction du coup de pied initial reçu. Mais si la particule devait être étalée mécaniquement de manière à ce qu’elle n’ait pas de position bien définie et qu’elle soit trouvée tout au long du trajet du ressort et de la bille, elle serait dans l’un de ces états quantiques extrêmes.

Malgré leur particularité, Kok considère que les résultats sont très utiles et espère qu’ils trouveront une large application. Savoir qu’il existe une limite fondamentale à laquelle un système agit de la manière la plus quantique possible, c’est comme savoir que la vitesse de la lumière existe, a-t-il déclaré.

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« Cela impose des contraintes sur des choses qui sont compliquées à analyser », a-t-il ajouté.

Goldberg a déclaré que les applications les plus évidentes devraient provenir de la métrologie quantique, où les ingénieurs tentent de mesurer des constantes physiques et d’autres propriétés avec une extrême précision. Les détecteurs d’ondes gravitationnelles, par exemple, doivent être capable de mesurer la distance entre deux miroirs à mieux que 1/10 000e de la taille d’un noyau atomique. En utilisant les principes de l’équipe, les physiciens pourraient être en mesure d’améliorer cet exploit impressionnant.

Mais les résultats pourraient également aider les chercheurs dans des domaines tels que les communications par fibre optique, le traitement de l’information et l’informatique quantique. « Il y a probablement de nombreuses applications auxquelles nous n’avons même pas pensé », a déclaré Goldberg avec enthousiasme.

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

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