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Les physiciens ont compris comment sauver le chat Schrödinger

En 1935, le physicien autrichien Edwin Schrödingera proposé une expérience de pensée afin de démontrer l'absurdité de la mécanique quantique. Un participant à une expérience de pensée était un chat Schrodinger qui, avec une substance radioactive et un mécanisme spécial qui ouvre un flacon de poison, est placé dans une boîte fermée. En cas de désintégration d'un atome radioactif - et cela peut arriver à tout moment, mais quand il n'est pas connu exactement - le mécanisme ouvrira un récipient avec du poison et le chat mourra. Mais vous ne pouvez savoir si l'atome radioactif s'est désintégré ou non en regardant dans la boîte. Jusqu'ici, selon les principes de la physique quantique, un chat est à la fois vivant et mort. Cet état est connu sous le nom de «superposition quantique» - la totalité de tous les états dans lesquels un chat peut être en même temps. Mais est-il possible de sauver en quelque sorte le malheureux animal? Les physiciens croient oui.

La seule chose que les scientifiques savent avec certitude aujourd'hui, c'est que les chats aiment vraiment les boîtes

Chat dans une boîte

On pense que le chat Schrödinger peutêtre dans deux états en même temps, mais les chercheurs de l'Université de Yale croient que le chat peut non seulement être mort ou vivant, mais qu'il peut être sauvé de la mort. Il s'agit du signe d'avertissement détecté pour les transitions quantiques qui étaient autrefois considérées comme instantanées et imprévisibles. En conséquence, le sort du chat Schrödinger peut non seulement être prédit à l'avance, mais même inversé! Malgré le fait que le célèbre chat Schrödinger est une expérience de pensée, il contient le mystère clé de la théorie quantique.

La physique quantique est très très étrange et siil vous semble que vous ne le comprenez pas, ne vous inquiétez pas, même les physiciens ressentent cela. Pour savoir pourquoi la physique quantique est si similaire à la magie, lisez ici.

L'hypothèse de base de la mécanique quantiqueréside dans le fait que sur les plus petites échelles, les propriétés des atomes sont quantifiées, ce qui signifie que les particules prennent des états discrets plutôt que continus. Par exemple, un électron peut être dans un état de basse énergie, mais si vous ajoutez un peu plus d'énergie, il ne passera pas lentement à un nouvel état de haute énergie. Il passera plutôt de façon imprévisible dans un nouvel État. De plus, si vous ne l'observez pas, l'atome peut prendre des états intermédiaires - il sera dans les deux états en même temps, puis, dès que vous le remarquerez, il entrera immédiatement dans un état ou un autre.

Cependant, une expérience menée l'année dernière,semble compliquer certaines des idées de base de la théorie quantique. Selon une étude publiée dans la revue Nature, les physiciens ont pu prédire une sorte de comportement atomique appelé saut quantique, et même inverser le saut. L'expérience s'est avérée possible sur un atome artificiel dans des conditions de laboratoire.

Pendant que le chat est dans la boîte, il est à la fois vivant et mort.

Il convient de noter que ces étudessoulèvent des questions plus sérieuses sur la nature de la physique et peuvent avoir des conséquences importantes pour l'amélioration des ordinateurs quantiques, dont les travaux reposent sur les règles de la mécanique quantique. En savoir plus sur ce qu'est un ordinateur quantique et comment il fonctionne, lisez notre documentation.

Comment prédire un saut quantique?

Les atomes artificiels sont appelés qubits. Ils sont utilisés comme unités de base.informations dans un ordinateur quantique. Chaque fois qu'un qubit est mesuré, il effectue un saut quantique, mais ces sauts sont imprévisibles et toutes les tentatives de construction de l'informatique quantique sont extrêmement problématiques. Afin de sauver le chat Schrödinger, une équipe de Yale a développé une expérience pour observer indirectement un qubit supraconducteur.

Pour l'expérience, les scientifiques ont préparéune installation spéciale, comprenant trois générateurs de micro-ondes pour irradier les qubits, qui étaient dans un boîtier en aluminium tridimensionnel scellé. Au cours de l'étude, les physiciens ont utilisé deux signaux micro-ondes spécialement accordés. Un rayon de lumière micro-ondes a fourni de l'énergie pour un saut quantique, et l'autre a permis aux scientifiques de surveiller la situation. Il a été possible de détecter des sauts quantiques lorsque «l'atome» était excité ou avait perdu de l'énergie. Selon The Guardian, les chercheurs pensent que les «sauts quantiques» ne sont pas tant des sauts brusques entre les niveaux d'énergie des atomes, mais des transitions graduelles, plus comme un glissement.

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«Les sauts quantiques d'un atome sont quelque peu analogues aux éruptions volcaniques. Ils sont complètement imprévisibles à long terme, écrivent les auteurs de l'étude.

Je note que dans les atomes ordinaires, il y a des «états»sont représentés par la disposition de l'électron autour du noyau de l'atome, mais dans cet atome artificiel, l'état est représenté par une propriété quantifiée, dont la valeur change lorsque les électrons passent à travers l'enceinte de la boîte en aluminium. Techniquement, ce système quantique est un ordinateur quantique à deux qubits qui suit les mêmes principes que les autres systèmes quantiques, y compris les électrons autour des atomes.

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Cependant, malgré les résultats étonnants, les chercheurs n'avaient qu'un instant avant la transition entre les États. Cela signifie que les scientifiques ne peuvent pas prédire le jour et l'heure exacts de la transition de l'état de l'atome. Mais ce niveau de prévoyance peut être utile.pour les ordinateurs quantiques. La technologie basée sur cette expérience peut permettre aux chercheurs en informatique quantique d'identifier les erreurs à mesure qu'elles surviennent.

Il est important de comprendre qu’il reste encore beaucoup de travailavant ces études seront intégrés dans les ordinateurs quantiques existants. D'autres experts dans le domaine ont salué l'étude et le professeur Vlatko Vedral de l'Université d'Oxford l'a décrite comme une «très belle expérience». Que pensez-vous, est-il possible de sauver le chat Schrödinger? Nous attendrons la réponse ici!