Action fantme distance observe entre deux diamants lchelle macroscopique

Le 19 dcembre 2013

Comment appelle-t-on deux personnes accapares par une conversation

tlphonique ? Une intrication de phonons. Cet exemple factieux est en ralit trs

analogue ce qui a t accompli dans une exprience quantique impliquant deux

diamants de taille macroscopique (observables lil nu). Dans cette exprience,

les assemblages molculaires semblaient tre en trs forte corrlation entre les deux

diamants, pourtant spars par un espace consquent. Cette interaction instantane

distance, dans laquelle les tats quantiques de deux particules dans ce cas,

1016 atomes apparaissent comme tant lis entre eux, est appele intrication.

Normalement, cela requiert des tempratures extrmement basses (quelques degrs

au-dessus du zro absolu), ou un systme de conditionnement particulier pour

prvenir linteraction des particules avec lenvironnement. Mais les diamants ont

plusieurs caractristiques qui permettent dviter lutilisation de ces conditions

extrmes. cause du cadre rigide du rseau cristallin (la gomtrie priodique des

atomes de carbone), de petites rgions lintrieur du diamant sont suffisamment

protges des perturbations environnementales pour que des tats dintrication

puissent apparatre, mme temprature ambiante.

Action fantme distance observe entre deux diamants lchelle macroscopique

Depuis la premire confirmation de cet extraordinaire phnomne, valide par les

ingalits de Bell, on avait observ lintrication seulement pour un nombre

extrmement restreint de particules, avec un record de 16 intrications dtats de

spin jusqu aujourdhui. Par lutilisation dune caractristique de la matire solide

connue comme la vibration en quanta dnergie, ou phonons, qui est une vibration

cohrente (ou synchronise) de gros assemblages molculaires trs similaire la

vibration qui se produit lors de la transmission du son, des chercheurs de luniversit

dOxford ont pu lier des milliards datomes entre eux dans deux cristaux spars de

six pouces (environ 15 centimtres).

En dirigeant dans les diamants un photon dune impulsion laser micro-ondes, les

chercheurs ont pu crer des oscillations phononiques ; imaginez-vous lancer une

boule de bowling sur un sommier ressorts : l o la boule frappe les ressorts, ceux-

ci vont osciller de haut en bas. Quand le photon est dirig travers un dispositif

sparateur de faisceau dans deux canaux spars, on considre quil est dans un

tat de superposition quantique et il est suppos tre prsent simultanment dans

les deux canaux (consulter notre article La bizarrerie quantique remplace par la

dynamique classique des fluides pour voir en quoi cette interprtation pourrait ne pas

tre totalement exacte). Tout se passe comme si un photon crait un phonon dans

deux cristaux spars ils vibrent pareillement et il est ainsi admis que ltat

phononique est intriqu travers les deux cristaux.

Action fantme distance observe entre deux diamants lchelle macroscopique

Dans des expriences plus rcentes, une quipe de chercheurs a russi maintenir

cet tat remarquable pendant quelques secondes, ce qui ouvre la porte lutilisation

des diamants dans linformatique quantique ou encore la transmission de photons

intriqus sur de grandes distances. Cependant, la mthodologie na pas actuellement

un taux de succs particulirement lev, ncessitant prs dun million dessais pour

une seule intrication de phonons russie. Mais lutilit thorique de ces rsultats est

stupfiante dans la mesure o ils manifestent un comportement quantique une

chelle macroscopique. Cela montre comment les phnomnes quantiques

pourraient ne pas tre aussi mystrieux que nous le pensons et en fait, des

caractristiques telles que lintrication peuvent tre fondamentales pour la structure

et la mcanique de notre Univers mme.

Par : William Brown

Voir aussi :

http://www.nature.com/news/entangled-diamonds-vibrate-together-1.9532