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Serge Haroch et David Wineland reçoivent le prix Nobel de physique 2012

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Normalement, la simple observation modifie ce qui est observé, surtout dans la physique des particules. La recherche d'un photon implique d'agir d'une manière ou d'une autre, de sorte que le résultat de l'étude est remis en question parce que c'est une conséquence de l'observation. Mais pas toujours. Le Français Serge Haroche et l'Américain David Wineland enquêtèrent sur des photons et des atomes sans que l'observation elle-même détruise ces photons. D'où le prix Nobel de physique 2012. En utilisant la métaphore la plus connue de la physique quantique, les deux physiciens ont vu le chat de Schrödinger sans sortir de la boîte.

L'exemple de chat de Schrödinger prétendait remettre en question les conséquences de la mécanique quantique : en introduisant un chat et un poison dans une boîte, on lui met aussi un mécanisme radioactif qui active le poison. Et selon la mécanique quantique, le mécanisme peut être activé et désactivé en même temps. Le chat peut être vivant et mort en même temps. Cependant, avec la boîte ouverte, le chat est mort ou vivant, l'un d'eux. Eh bien, Haroch et Wineland, chacun de leur côté, ont inventé des méthodes pour observer cet état particulier du chat sans ouvrir la boîte.

La principale difficulté des expériences de Haroche et Wineland réside dans le fait qu'ils ont expérimenté avec des photons individuels, des particules de lumière isolées, étudiant les propriétés individuelles des photons, pour ce qu'ils devaient se dégager et se mesurer sans interagir avec autre chose. Pour cela, ils ont utilisé deux stratégies contraires.

La lumière peut être pris pendant un certain temps entre les deux miroirs. Haroch l'a fait, mais avec un seul photon. Les miroirs étaient composés de matériaux supraconducteurs (les miroirs les plus brillants du monde) et les photons avaient une fréquence micro-ondes. La conception de Haroche tenait le photon pendant un dixième de seconde, très long dans le domaine de l'optique quantique, et envoyait les atomes de Rydberg à l'intérieur du piège. Les atomes de Rydberg sortaient du piège et informaient de l'état des photons sans détruire le photon lui-même.

L'expérience de Wineland était une combinaison très concrète des lasers. Il attrapait l'ion d'un atome, créant des champs électriques autour de lui. Et non seulement il attrapait, mais il isolait le piège interne des conditions extérieures. Ainsi, l'ion, comme le chat de Schrödinger, lui faisait avoir deux états quantiques à la fois, et étudiait la superposition des états sans altérer la nature de l'ion.

Les experts ont souligné que dans le futur ces recherches auront une grande importance dans le développement de l'ordinateur quantique, à travers ces techniques on pourra lire simultanément un qubit avec des valeurs 0 et 1.