Les chercheurs de l'Université de Swansea ont découvert un moyen d'utiliser des miroirs pour réduire considérablement le bruit quantique qui perturbe de minuscules particules – une percée qui peut sembler magique mais qui est enracinée dans la physique quantique.
Lorsque les scientifiques mesurent des objets extrêmement petits, tels que des nanoparticules, ils sont confrontés à un défi difficile: l'observation simplement de ces particules les dérange. Cela se produit parce que les photons, les particules de lumière, utilisés pour la mesure « donnent un coup de pied » les minuscules particules qu'elles frappent, un effet appelé « Backaction ».
Dans une nouvelle étude publiée dans Recherche d'examen physiqueune équipe du département de physique de l'université a révélé une connexion remarquable, que cette relation fonctionne dans les deux sens.
Ph.D. de l'Université de Swansea. L'étudiant Rafal Gajewski, premier auteur de l'étude, a déclaré: « Notre travail a montré que si vous pouvez créer des conditions où la mesure devient impossible, la perturbation disparaît également. »
« En utilisant un miroir hémisphérique avec la particule en son centre, nous avons constaté que dans des conditions spécifiques, la particule devient identique à son image miroir.
Cette percée a un potentiel pour un certain nombre d'applications passionnantes, notamment:
- Création d'états quantiques avec des objets beaucoup plus grands que les atomes
- Tester la physique quantique fondamentale à des échelles sans précédent
- Conduisant des expériences qui explorent la frontière entre la mécanique quantique et la gravité
- Développer des capteurs ultra-sensibles pour détecter les petites forces
Ces résultats pourraient être particulièrement utiles pour des projets ambitieux comme MAQRO (résonateurs quantiques macroscopiques), une mission spatiale proposée qui vise à tester la physique quantique avec des objets plus grands que jamais.
Le Dr James Bateman, qui a supervisé la recherche, a déclaré: « Ce travail révèle quelque chose de fondamental dans la relation entre l'information et la perturbation de la mécanique quantique. Ce qui est particulièrement surprenant, c'est que le Backaction disparaît précisément lorsque la diffusion de la lumière est maximisée – l'opposé de ce que l'intuition pourrait suggérer.
« En gérant l'environnement autour d'un objet quantique, nous pouvons contrôler les informations disponibles à ce sujet et donc contrôler le bruit quantique qu'il éprouve. Cela ouvre de nouvelles possibilités pour des expériences quantiques et des mesures potentiellement plus sensibles. »
L'équipe travaille sur des démonstrations expérimentales et explore les applications pratiques qui pourraient conduire à une nouvelle génération de capteurs quantiques.
Cette recherche fait partie d'un domaine croissant de «l'optomécanique lévitée», qui utilise des lasers pour suspendre et contrôler les petites particules dans le vide; Des expériences récentes ont déjà refroidi les particules à leur niveau d'énergie le plus bas possible – l'état fondamental de Quantum – selon lesquels les scientifiques du contrôle peuvent avoir sur ces systèmes.
