Pour une fois voilà que mon journal PHYSICS WORLD met la physique expérimentale française a l’honneur ! Je ne laisse pas passer cette occasion et vous présente ma traduction sur un sujet qui me tient d’ailleurs à cœur, à savoir l’intrication quantique …Pour les lecteurs de base je rajouterai dorénavant au milieu des petits encarts pour leur donner les bases du sujet
Une nouvelle méthode pour produire des électrons indiscernables mais cohérents a été développée par des scientifiques en France. Les chercheurs ont créé une petite puce émettrice d'électrons et l'ont utilisé pour produire deux électrons uniques émis par différentes sources et qui se trouvent dans le même état quantique. Cette technique est une étape clé pour le développement d'électrons de traitement d’informations techniques à base quantique
Règles fermioniques
Les électrons sont des fermions et doivent donc obéir au principe d'exclusion de Pauli qui empêche des fermions identiques d'occuper le même état quantique , ce qui conduit à des « anti corrélations » ou à des «dégroupement».
L'état quantique d'une particule est défini par des « nombres quantiques ». Le principe d'exclusion de PAULI interdit à tout fermion appartenant à un système de fermions d'avoir exactement les mêmes nombres quantiques qu'un autre fermion du système.
Par exemple, dans l'atome, les électrons sont caractérisés par les nombres correspondant aux lettres n, l, ml et ms : si un électron présente la combinaison (1, 0, 0, ½), il est nécessairement le seul.
Même si cela est déjà reconnu depuis plusieurs décennies, il s'est avéré difficile d'effectuer de telles expériences parce que les dégroupements des faisceaux d'électrons ne restent pas cohérents –quand il y a beaucoup d'électrons dans un système ils interfèrent tous les uns avec les autres, ainsi qu’avec l'environnement.
C'est ce qui a encouragé Erwann Bocquillon et Gwendal Fève à l'Ecole Normale Supérieure de Paris, avec ses collègues du Laboratoire de Photonique et Nanostructures près de Paris et de l'Ecole Normale Supérieure de Lyon, à voir si les électrons indiscernables pourraient être générés par des sources indépendantes, comme c'est le cas en optique. «Nous comprenons maintenant beaucoup mieux comment les électrons se déplacent dans un système - c’est une question fondamentale - Bien sûr, il est également important de produire ces électrons pour pouvoir coder une information quantique avec à l'avenir, mais nous avons été surtout intéressés par une preuve de ce concept fondamental. , dans ce cas », explique Fève.
Restriction des mouvements
la "puce" de l’émetteur d'électrons des chercheurs a été construite en utilisant un dispositif "ultra propre" de taille « micronique » en semi-conducteur massif et dans lequel les électrons se propagent en lignes très droites pour plusieurs microns en 2D ,avant d'être dispersés, pour limiter leurs interactions. Cela peut être représenté par le plan vert de la photo ci-dessus. L'équipe utilise alors un champ magnétique fort pour restreindre davantage le mouvement des électrons à seulement 1D le long du bord du plan ( leur trajet est désigné par les flèches sur l'illustration),et tels que des électrons uniques peuvent alors être guidés vers chacun des émetteurs – ce sont les deux îlots du gaz d'électrons situés de chaque côté de l'image. Les sections en or à côté des émetteurs représentent les électrodes métalliques déposées sur le dessus du gaz d'électrons.
En appliquant une impulsion de tension à l'électrode métallique déposée sur le dessus de l'émetteur, les chercheurs déclenchent l'émission d'un électron unique à un séparateur de faisceau électronique qui est constitué de deux entrées et deux branches de sortie. Fève a dit à physicsworld.com que cet échantillonnage est susceptible d'émettre des milliards par seconde d’ électrons célibataires - un électron par nanoseconde.
Parfaitement synchronisés
"Les deux sources sont parfaitement synchronisées de telle sorte que les deux particules arrivent simultanément sur le séparateur et un dégroupement parfait se produit, c'est à dire que les deux électrons sortent toujours par les sorties différentes», explique Fève. Cela signifie que si un seul électron est envoyé dans une des branches d'entrée l'autre entrée restant vide, par exemple, l'électron s’ échapperait au hasard dans l'une des sorties. Mais dans l'expérience réalisée , les deux électrons générés par deux émetteurs identiques se synchronisent sinon par des émetteurs indépendants ils arriveraient simultanément sur les deux bras d'entrée du séparateur et seraient toujours émergents par deux sorties distinctes, obéissant alors au principe de Pauli.
"Cet effet de dégroupement électronique ne peut être expliqué que par la mécanique quantique. Il y a donc une interférence quantique entre deux particules et qui se rapporte à leur indiscernabilité. Cela ne se produira que pour deux électrons dans le même état quantique pur et qui n'a pas été affectées par les interactions avec l'environnement, ce qui rend les électrons indiscernables et cohérents », affirme Fève.
Mais il se montre aussi prompt à souligner que, même si l'équipe a réussi à parvenir à un degré élevé d'indiscernabilité, les électrons ne le sont pas tout à fait, ce qui signifie que certaines interactions minimales sur l'environnement ont eu lieu. «Pour être en mesure d'intriquer les électrons, (dans laquel cas ils violeraient l'inégalité de Bell), ils ont besoin d'être complètement indiscernables - donc c'est quelque chose que nous étudions encore actuellement et travaillons », dit Fève. Les chercheurs s'intéressent à rendre leur échantillon encore plus petit de sorte que les électrons parcourent des distances encore plus courtes, tout en gardant à l'esprit les effets possibles de la température à de telles tailles.
Fève dit que leur méthode montre qu'il est effectivement possible de produire des électrons célibataires bien contrôlés. «Notre technique permet aussi beaucoup de potentialités en termes d'énergie et de vitesse contrôlables sur ce que l’ on voudrait produire en matière de paquets d 'ondes d'électrons, réalisables sur demande au laboratoire", explique-t-il, en disant que le degré de contrôle que leur source offre est son principal avantage .
La recherche est publiée dans la revue Science.À propos de l'auteurTushna Commissariat est journaliste pour physicsworld.com
Voilà qui répond partiellement a l’objection que j’avais fait au Pr CHAVERONDIER qui cherchait à intriquer vaille que vaille des paires d’électrons cohérents
Le reste est moins captivant à mes yeux Human hearing is highly nonlinear
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