Percée majeure en physique quantique : des scientifiques créent des superpositions exotiques

Des physiciens de l'Université d'Oxford ont mené à bien une expérience extrêmement complexe, ouvrant un nouveau chapitre de la mécanique quantique. Selon ixbt.com, pour la première fois dans l'histoire, les chercheurs ont généré en pratique des superpositions arbitraires à partir d'états asymétriques et « comprimés » d'un oscillateur harmonique quantique. Auparavant, de telles combinaisons exotiques n'avaient été décrites que de manière théorique, les travaux pratiques se limitant aux états classiques du « chat de Schrödinger ». C'est ce que rapporte Ixbt.com en informe.

Pour obtenir ce résultat, les scientifiques ont utilisé un ion unique de strontium-88 (strontium-88) placé dans un piège de Paul. Les niveaux électroniques internes de l'ion ont joué le rôle de qubit, tandis que les oscillations mécaniques ont agi comme un oscillateur harmonique quantique. Les spécialistes ont réussi à intriquer le mouvement de l'ion avec son état de spin grâce à des interactions non linéaires dépendant du spin et d'ordres variés.

Nouvelle approche et contrôle précis

Le schéma hybride appliqué lors de l'expérience a permis de placer l'oscillateur dans la superposition souhaitée, notamment en combinaisons paires ou impaires de paquets comprimés. En ajoutant un déplacement dépendant du spin, les auteurs ont éloigné ces paquets dans l'espace des phases. Par conséquent, des analogues de « chat » ont été obtenus non pas à partir de blocs traditionnels, mais directement assemblés à partir de blocs nucléaires et asymétriques.

Les spécialistes ont cartographié l'état dans l'espace des phases, y enregistrant un motif d'interférence précis doté de creux pénétrant dans une région négative. En physique classique, la probabilité ne peut pas être négative, mais c'est précisément ce facteur qui est devenu l'élément clé prouvant qu'il ne s'agissait pas d'un simple ensemble de probabilités, mais bien d'une véritable superposition quantique.

Nouvelles opportunités pour l'ingénierie quantique

La correspondance entre les résultats obtenus et le modèle numérique a dépassé 90 %. Plus important encore, la mesure de non-classicité des nouvelles superpositions s'est avérée plus élevée, à niveau d'énergie de vibration égal, que celle des états de Fock ou des « chats de Schrödinger » traditionnels. Cela signifie que l'objet créé est plus difficile à calculer sur un ordinateur classique et constitue une ressource nettement plus puissante pour les calculs quantiques.

L'universalité de cette méthode permet de l'étendre à tout système doté d'un couplage spin-oscillateur : circuits supraconducteurs, atomes dans des résonateurs optiques et nanoparticules piégées. Ainsi, les états non classiques complexes passent de simples exercices mathématiques à de véritables outils d'ingénierie quantique. Les spécialistes et théoriciens poursuivent leurs travaux pour évaluer quantitativement la « quantallicité » des états créés.