octobre 5, 2022

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La découverte de l’intrication quantique pourrait conduire à une percée dans la mesure des événements ultrarapides

Dans un article historique de 1935, Albert Einstein, Boris Podolsky et Nathan Rosen ont publié ce qui est devenu le premier aperçu de l’un des aspects vraiment bizarres du monde quantique : ce que les physiciens appellent maintenant Quantum enchevêtrement, Un phénomène qui semble suggérer qu’il y a des parties manquantes dans notre image plus large de la réalité.

Le problème principal concernait l’observation selon laquelle l’état quantique d’une particule d’un groupe partageant des interactions ne peut être décrit indépendamment, quel que soit l’état des autres particules. Peut-être le plus intrigant, la mystérieuse nature enchevêtrée de ces interactions semblait persister même lorsque les particules étaient séparées à de grandes distances, un phénomène qu’Einstein appelait « l’action effrayante à distance ».

« Alors on mène à la conclusion, » Physiciens écrit à cette époque« La description de la réalité donnée par une fonction d’onde n’est pas complète. »

L’enchevêtrement est un élément essentiel de Mécanique quantique Ceci est absent de la mécanique classique. Bien que cela reste un mystère, des études l’impliquant ont parfois conduit à des aperçus uniques sur la nature du monde quantique.

Ce fut récemment le cas d’une équipe de chercheurs de l’Université Purdue, qui a déclaré avoir réussi à générer une nouvelle source de lumière générée par des images intriquées, qui pourrait aider à mesurer des événements ultrarapides. La méthode mise au point par les chercheurs reposait sur la génération de photons intriqués à des longueurs d’onde sans source naturelle, qui se situent dans les parties ultraviolettes extrêmes du spectre.

Dans leur article, récemment publié dans recherche d’examen physique, L’équipe a proposé de générer des paires de photons quantiques intriqués dans le régime ultraviolet extrême à des mesures attosecondes, c’est-à-dire 1 × 10−18 de seconde.

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Selon le co-auteur de l’étude, le Dr Niranjan Shivaram, professeur agrégé de physique et d’astronomie à l’Institut Purdue pour la science et l’ingénierie quantiques, a déclaré que les photons intriqués étudiés par l’équipe sont « garantis d’atteindre un emplacement spécifique dans un très court laps de temps d’attosecondes, tant qu’ils parcourent la même distance. »

Selon Shivaram, les corrélations de latence observées avec la nouvelle production de ces particules lumineuses leur permettent d’aider à mesurer les événements ultrarapides.

« Une application importante dans la mesure de l’attoseconde », Shivaram Il a déclaré dans un communiquéqui permet aux chercheurs de « repousser les limites de la mesure des phénomènes à échelle de temps la plus courte ».

Shivaram ajoute : « Cette source de photons intriqués peut également être utilisée en imagerie quantitative et en spectroscopie, où il a été démontré que les photons intriqués améliorent la capacité à obtenir des informations, mais maintenant dans les longueurs d’onde XUV et même des rayons X. »

Les auteurs de l’étude notent que la compréhension des électrons et de leur rôle dans le comportement des atomes est essentielle pour comprendre le moment de tels événements. Les électrons se déplacent sur des échelles de temps qui se produisent en attosecondes, comme pour les photons dans leur étude, et en femtosecondes (un quadrillionième de seconde). Pour comprendre les électrons, les physiciens doivent pouvoir mesurer leur mouvement sur des échelles de temps aussi remarquablement courtes.

En fin de compte, l’équipe de recherche Shivaram de Purdue a un large éventail d’applications, y compris le développement de méthodes de contrôle des électrons pour créer des réactions chimiques, ainsi que la production de nouveaux matériaux uniques et même de nouvelles nanotechnologies innovantes.

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« Les possibilités de découverte sont nombreuses », a déclaré Shivaram, ajoutant que de telles recherches pourraient jouer un rôle dans l’étude des phénomènes zeptosecondes – des événements sur une échelle de temps d’une milliseconde seulement – qui sont actuellement impossibles à explorer en raison du manque de lasers capables de produire impulsions Dans de si petits intervalles insondables.

« Notre approche unique consistant à utiliser des photons intriqués au lieu de photons dans des impulsions laser pourrait nous permettre d’atteindre le système zeptoseconde », déclare Shivaram, notant que cela nécessitera des développements, peut-être au cours de la prochaine demi-décennie, qui pourraient permettre à de telles mesures de devenir enfin réalité.

L’article de l’équipe, « Atosecond intangled photons from the two-photon decay of instable atomiques: a source for attosecond experiences and beyond, » par Yimeng Wang, Sedant Pandey, Chris H. Green et Niranjan Shivaram a été publié dans Recherche d’examen physique Et le Il peut être lu en ligne.

Micah Hanks est le rédacteur en chef et co-fondateur de The Debrief. Continuer son travail à micahhanks.com Et sur Twitter : Intégrer un tweet.