L’intrication quantique est utilisée pour la première fois pour mesurer la rotation de la Terre

Un groupe de physiciens a réussi à mesurer la rotation de la Terre à l’aide de photons – des particules de lumière – qui ont subi un étrange phénomène quantique appelé intrication. Cela leur permet d’augmenter de 1 000 fois la précision des mesures et peut être utilisé pour explorer des questions de physique fondamentale.

Vous vous demandez probablement pourquoi cela n’a pas été utilisé auparavant. La réponse est que l’intrication quantique est un état très délicat. Deux particules s’entremêlent et appartiennent soudain à un seul état. Quelle que soit la distance qui les sépare, l’interaction avec l’une affectera l’autre – mais l’état peut être perturbé et les molécules se déconnecteront toutes.

Il existe un moyen de mesurer la rotation avec la lumière à l’aide d’un instrument appelé interféromètre de Sagnac. La lumière est envoyée à travers un anneau dans des directions opposées et, en raison de la rotation du système, un côté reviendra au début à des moments différents. Si la lumière en question était une paire de photons intriqués allant dans des directions opposées, quelque chose de très étrange se produirait. C’est comme si on envoyait la même lumière dans les deux directions en même temps et le délai entre les deux était doublé.

Pour tirer parti de cette propriété, appelée super-résolution, des chercheurs de l’Université de Vienne ont envoyé des photons intriqués à travers une fibre optique de 2 kilomètres de long organisée en anneau. Ils ont réussi à maintenir le bruit du système faible et stable pendant plusieurs heures, permettant ainsi aux photons intriqués de survivre au voyage à travers le système.

Un tel appareil est conçu pour mesurer efficacement la rotation, et la source de rotation se situe sous nos pieds. La terre. Enfin, ce dispositif élève la mécanique quantique à un niveau de sensibilité qui n’avait auparavant été atteint qu’en utilisant une lumière standard non intriquée.

« Cela représente un événement important en un siècle depuis la première observation de la rotation de la Terre avec la lumière, où l’intrication de quanta individuels de lumière est finalement entrée dans les mêmes systèmes de détection », explique le co-auteur Haokun Yu, qui a travaillé sur cette expérience sous le nom de Marie. . – Corey, un boursier postdoctoral, a déclaré en A déclaration.

Mais en réalité, mesurer la rotation de la Terre n’était pas le but de cet appareil. L’interféromètre Sagnac a été conçu pour mesurer avec précision la rotation des systèmes indépendamment de la rotation de la Terre. Pour cette raison, l’équipe a dû trouver un moyen d’isoler la rotation provoquée par une planète en rotation.

« L’essentiel est d’établir un point de référence pour nos mesures, où la lumière ne soit pas affectée par l’influence de la rotation de la Terre. Puisque nous ne pouvons pas nous arrêter… [Earth] « À partir du spin, nous avons imaginé une solution alternative : diviser la fibre optique en deux bobines de longueur égale et les connecter via un commutateur optique », a expliqué l’auteur principal Raffaele Silvestri.

Cette solution, consistant essentiellement à installer un interrupteur sur l’appareil, leur a permis d’annuler le signal de rotation de la Terre. « Nous avons essentiellement trompé la lumière en lui faisant croire qu’elle existe dans un univers non rotatif », a poursuivi Silvestri.

Cette réalisation est la première étape vers une nouvelle façon de mesurer la rotation, et pas seulement ; Les chercheurs attendent beaucoup des applications futures potentielles.

L’auteur principal Philipp Walther a ajouté : « Je pense que nos résultats et notre méthodologie ouvriront la voie à de nouvelles améliorations de la sensibilité au spin des capteurs basés sur l’intrication. Cela pourrait ouvrir la voie à de futures expériences testant le comportement de l’intrication quantique à travers des courbes espace-temps.  » .

L’étude est publiée dans la revue Avancement de la science.