La distinction entre le monde ordinaire et le monde quantique reste floue. À mesure que le volume d'un objet augmente, sa localité augmente à mesure que son mouvement se refroidit jusqu'au zéro absolu et que des transformations quantiques se produisent. Des chercheurs dirigés par Oriol Romero-Isart de l'Institut d'optique quantique et d'information quantique (IQOQI) de l'Académie autrichienne des sciences (ÖAW) et du Département de physique théorique de l'Université d'Innsbruck ont proposé un schéma expérimental.
Dans cette expérience, des nanoparticules en lévitation optique, après refroidissement jusqu'à leur état fondamental, évoluent dans un potentiel non optique (« sombre ») généré par des forces électrostatiques ou magnétiques. Cette évolution dans l’obscurité promet de produire rapidement et de manière fiable des états de superposition quantique macroscopique.
Les lasers peuvent refroidir des sphères de verre de taille nanométrique jusqu'à leur état fondamental de mouvement. Si une telle boule de verre peut exister seule, elle chauffera rapidement et quittera l'état quantique sous le bombardement de molécules d'air et la diffusion de la lumière incidente, limitant ainsi le contrôle quantique. Pour éviter cela, les chercheurs proposent de laisser la sphère de verre évoluer dans l’obscurité, avec la lumière éteinte, et guidée uniquement par des forces électrostatiques ou magnétiques non uniformes. Cette vitesse d’évolution est non seulement suffisamment rapide pour empêcher les molécules de gaz parasites de s’échauffer, mais elle découple également les localisations extrêmes et caractérise des signatures quantiques sans ambiguïté.
Un article récent publié dans Physical Review Letters explique également comment cette suggestion contourne les défis pratiques de telles expériences. Ces défis incluent la nécessité d'essais expérimentaux rapides, l'utilisation minimale de lasers pour éviter la décohérence et la capacité de répéter rapidement des essais expérimentaux sur la même particule. Ces considérations sont essentielles pour atténuer les effets du bruit basse fréquence et d’autres erreurs système.
Cette proposition a été longuement discutée avec des partenaires expérimentaux de Q-Xtreme, un projet cofinancé par l'ERC et financé par l'Union européenne.
L'équipe théorique d'Oriol-Romero-Isat a déclaré : « La méthode que nous proposons est cohérente avec les développements actuels dans leur laboratoire, et ils devraient bientôt pouvoir tester notre protocole avec des particules chaudes dans un système classique, ce qui sera très utile pour mesurer et minimiser les sources de bruit lorsque le laser est éteint. Nous pensons que, même si l'expérience quantique finale sera inévitablement un défi, elle devrait être réalisable car elle répond à tous les critères nécessaires à la préparation de ces états de superposition quantique macroscopiques.
Source compilée : ScitechDaily