Normalement, pour mesurer quelque chose, nous devons y réagir d’une manière ou d’une autre. Qu’il s’agisse d’une pulsation ou d’un picotement, d’un écho d’ondes sonores ou d’un barrage de lumière, il est presque impossible de regarder sans toucher.
Dans le domaine de la physique quantique, il existe quelques exceptions à cette règle.
Des chercheurs de l’Université Aalto en Finlande proposent un moyen de « voir » une impulsion micro-onde sans absorber ni réémettre d’ondes lumineuses. C’est un exemple de mesure spéciale sans interaction, où quelque chose est observé sans être vibré par une particule intermédiaire.
Le concept de base de « regarder sans toucher » n’est pas nouveau. Les physiciens ont montré qu’il est possible d’utiliser la nature ondulatoire de la lumière pour sonder les vides sans déclencher leur comportement de type particule en divisant avec précision les ondes lumineuses alignées le long de différents chemins, puis en comparant leurs déplacements.
Au lieu de Lasers et miroirsl’équipe a utilisé des fours à micro-ondes et des semi-conducteurs, ce qui en a fait une réalisation distincte. Utilisez le soi-disant réglage émetteur Pour détecter une onde électromagnétique pulsée dans une pièce.
Bien que ces dispositifs soient relativement grands selon les normes quantiques, ils simulent le comportement quantique de particules individuelles à plusieurs échelles à l’aide d’un circuit supraconducteur.
« Une mesure sans interaction est un effet quantitatif fondamental dans lequel la présence d’un objet photosensible est déterminée sans absorption irréversible de photons », ont écrit les chercheurs dans leur étude. article publié.
« Ici, nous proposons et démontrons expérimentalement le concept de détection cohérente sans interaction à l’aide d’un circuit de transmission supraconducteur à trois niveaux. »
L’équipe s’est appuyée sur la cohérence quantique générée par son système personnalisé – la capacité des objets à occuper deux états différents en même temps, comme Le chat de Schrödinger – Afin de réussir une configuration complexe.
« Nous avons dû adapter le concept aux différents outils expérimentaux disponibles pour les dispositifs supraconducteurs », Le physicien quantique Jorge Soren Parawanu déclare :de l’Université Aalto en Finlande.
« A cause de cela, nous avons également dû modifier le protocole standard sans interaction de manière cruciale : nous avons ajouté une autre couche de quantum en utilisant un niveau d’énergie plus élevé pour la transmission. Nous avons ensuite utilisé la cohérence quantique des trois niveaux résultants du système comme une ressource. »
Les expériences de l’équipe ont été soutenues par des modèles théoriques qui confirment les résultats. C’est un exemple de ce que les scientifiques appellent l’avantage quantique, la capacité des appareils quantiques à surpasser ce qui est possible avec les appareils classiques.
Dans le paysage délicat de la physique quantique, toucher les choses revient à les casser. Rien ne gâche une merveilleuse vague de possibilités comme la crise de la réalité. Dans les cas où la détection nécessite une touche douce, des méthodes de détection alternatives – comme celle-ci – peuvent être utiles.
Les domaines dans lesquels ce protocole peut être appliqué incluent : Statistiques quantitatives, imagerie optique, détection de bruit et distribution de clés cryptographiques. Dans chaque cas, l’efficacité des systèmes impliqués sera grandement améliorée.
« En informatique quantique, notre méthode peut être appliquée pour caractériser les états des microphotons dans des éléments de mémoire spécifiques », Paraoanu dit. « Cela peut être considéré comme une méthode très efficace d’extraction d’informations sans perturber le fonctionnement du processeur quantique. »
Recherche publiée dans Communication Nature.