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Des chercheurs de l’université de technologie de Delft ont créé un circuit quantique leur permettant d’écouter le signal radio le plus faible autorisé par la mécanique quantique.

Un circuit quantique pour écouter de faibles radiofréquences

Ce nouveau circuit quantique ouvre la voie à de futures applications dans des domaines tels que la radioastronomie et la médecine (IRM). Il permet également aux chercheurs de faire des expériences susceptibles de mieux comprendre l’interaction entre la mécanique quantique et la gravité.
Nous avons tous été ennuyés par de faibles signaux radio à un moment de notre vie: notre chanson préférée dans la voiture se transformant en bruit, étant trop éloignés de notre routeur wi-fi pour consulter nos courriels. La solution habituelle consiste à augmenter la taille du signal, par exemple en choisissant une autre station de radio ou en vous déplaçant de l’autre côté du salon. Mais si nous pouvions simplement écouter plus attentivement?
Les faibles signaux radio sont un défi non seulement pour les personnes cherchant leur station de radio préférée, mais également pour les scanneurs d’imagerie par résonance magnétique (IRM) dans les hôpitaux, ainsi que pour les télescopes utilisés par les scientifiques pour scruter l’espace (radiotélescope).
Dans un «saut» quantique dans la détection par radiofréquence, des chercheurs du groupe du professeur Gary Steele à Delft ont démontré la détection de photons ou quanta d’énergie, les signaux les plus faibles permis par la théorie de la mécanique quantique.

L’énergie se présente sous la forme de minuscules morceaux

L’une des étranges prédictions de la mécanique quantique est que l’énergie se présente sous la forme de minuscules morceaux appelés «quanta». Qu’est-ce que ça veut dire?
«Disons que je pousse un enfant sur une balançoire», explique le chercheur principal Mario Gely. «Dans la théorie classique de la physique, si je veux que l’enfant aille un peu plus vite, je dois lui donner un petit coup de pouce, en lui donnant plus de vitesse et plus d’énergie. La mécanique quantique dit quelque chose de différent: je ne peux augmenter l’énergie que l’enfant reçoit qu’un pas à la fois. Donner la moitié de cette poussée est impossible.
Pour un enfant sur une balançoire, ces « marches quantiques » sont si petites qu’elles sont trop petites pour être remarquées. Jusqu’à récemment, il en était de même pour les ondes radio. Cependant, l’équipe de recherche de Delft a mis au point un circuit capable de détecter ces fragments d’énergie dans les signaux radiofréquences, ce qui permettrait de détecter des ondes radioélectriques au niveau quantique.

De la radio quantique à la gravité quantique

Au-delà des applications en détection quantique, le groupe de Delft souhaite faire passer la mécanique quantique à un niveau supérieur. Alors que la théorie de l’électromagnétisme quantique a été développée il y a près de 100 ans, les physiciens sont encore perplexes sur la manière d’intégrer la gravité à la mécanique quantique.
«À l’aide de notre radio quantique, nous voulons essayer d’écouter et de contrôler les vibrations quantiques d’objets lourds, et explorer de manière expérimentale ce qui se passe lorsque vous mélangez la mécanique quantique et la gravité», a déclaré Gely.
« De telles expériences sont difficiles, mais si nous réussissions, nous serions capables de tester si une superposition quantique de l’espace-temps est possible ou non, un nouveau concept qui testerait notre compréhension de la mécanique quantique et de la relativité générale. »
Les résultats de cette recherche ont été publiés dans Science.
Source : Delft University of Technology
Crédit photo sur Unsplash : Galen Crout

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Des chercheurs de l'université de technologie de Delft ont créé un circuit quantique leur permettant d'écouter le signal radio le plus faible autorisé par la mécanique quantique. Un circuit quantique pour écouter de faibles radiofréquences Ce nouveau circuit quantique ouvre la voie à de futures applications dans des domaines tels que...