Les expériences couplant la lumière et le son révèlent l'effet surprenant que la mesure de rien peut refroidir les vibrations d'un objet.
Nous utilisons des mesures pour comprendre le monde qui nous entoure. Avec nos yeux et nos oreilles, nous déduisons constamment l'état de notre environnement à travers les images et les sons qui nous parviennent, nous permettant de naviguer dans notre vie quotidienne. Bien que ces «mesures» se concentrent souvent sur l'observation de la présence de quelque chose, l'absence de quelque chose fournit également des informations précieuses.
Des chercheurs couvrant l'Imperial College de Londres, l'Université d'Oxford, l'Université de Waterloo, l'Université de Leeds et l'Université de Copenhague ont utilisé l'absence de lumière dispersée pour refroidir le mouvement d'une petite perle en verre sous la température ambiante.
Parallèlement à leur démonstration expérimentale, ils ont développé un modèle mathématique pour décrire l'effet, et leurs résultats sont publiés comme une paire de contributions dans les revues Lettres d'examen physique et Examen physique A.
Pour mettre en œuvre leurs recherches, l'équipe a utilisé une microsphère en verre – seulement quatre fois plus large qu'un cheveux humains – qui piège les ondes sonores légères et haute fréquence en les reflétant continuellement autour de sa circonférence.
Nommé d'après la galerie chuchotée de la cathédrale Saint-Paul où cet effet a été expliqué pour la première fois, ces « résonateurs en mode chuchoteur » limitent la lumière et le son assez longtemps pour qu'ils interagissent les uns avec les autres, corrélant les deux vagues. Les mesures ultérieures de la lumière quittant la perle en verre fournissent puis fournissent des informations sur l'onde sonore.
En utilisant des détecteurs à photons uniques, les chercheurs ont pu déterminer si un ou aucun photons avait été dispersé par l'onde sonore à chaque instant. Ensuite, en considérant uniquement les moments où aucun photons n'a été détecté, l'équipe a observé avec une mesure indépendante que les ondes sonores qui tournent sur la perle étaient plus silencieuses que d'habitude; Lorsqu'un seul photon a été détecté à la place, ils étaient plus forts.
« Ce résultat a certainement été surprenant au début », a déclaré le co-primitif auteur Evan Cryer-Jenkins du laboratoire de mesure quantique à l'Imperial College de Londres. « Cependant, cela a du sens, car la lumière et le son sont corrélés dans notre expérience, de sorte que les informations obtenues à partir de la mesure permet à l'état de l'onde sonore d'être refroidi. »
Le co-pri-premier auteur Jack Clarke, également du laboratoire de mesure quantique, ajoute: « Bien qu'il semble au début contre-intuitif, la mise à jour de nos connaissances sur le monde après avoir remarqué quelque chose n'est pas quelque chose que nous faisons tous les jours. Que ce soit pour vérifier la pluie Ou réaliser que vous avez égaré vos clés, remarquer l'absence est souvent aussi révélatrice que la présence. «
L'utilisation d'objets laser à la lumière aux objets est une technique puissante qui est applicable à de nombreux systèmes, y compris des atomes et des ions piégés. Ici, l'équipe s'appuie sur ces techniques et montre comment aller au-delà des limites de refroidissement au laser conventionnelles en utilisant la mesure.
« La mesure quantique est un sujet fascinant et je suis sûr qu'il y a d'autres découvertes à faire », explique le co-prime auteur Arjun Gupta du laboratoire de mesure quantique.
« L'utilisation de la détection zéro photon pour aider à refroidir les systèmes quantiques dans leur état fondamental aidera au développement d'ordinateurs quantiques et de réseaux quantiques, ainsi que de tester les lois fondamentales de la physique », explique le co-pristal auteur Kyle Major du laboratoire de mesure quantique , notant en outre: « C'était génial de voir le arxiv La préimprimée de nos recherches sera prise par Nouveau scientifique Et faites-en un sous-titre sur la couverture du magazine imprimé. «
« Ces résultats sont une étape excitante pour notre équipe et fournissent une nouvelle technique puissante pour contrôler les systèmes quantiques. Nous sommes ravis de voir comment la détection de photons zéro aidera le travail de notre laboratoire et de la communauté scientifique plus large », explique Michael R. Vanner, chercheur principal du laboratoire de mesure quantique à l'Imperial College de Londres.
