L'écheveau quantique : comment voir le lien invisible ✎ express

Original: "Detecting Kondo Entanglement by Electron Conductance"
arXiv:1808.09043 · 2018-08-27 · arXiv non-exclusive · analyse indépendante · 2 min
Le courant électrique révèle l'intrication des électrons dans un piège minuscule.

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Une pierre tombe dans l'eau — et des cercles se propagent autour. Dans le monde quantique, une impureté magnétique (cette fameuse pierre) dans un métal perturbe les électrons environnants, qui forment autour d'elle un nuage particulier. On l'appelle le nuage de Kondo. Comme des cercles dans l'eau dans l'obscurité, il est resté longtemps insaisissable.

Le nuage de Kondo — une région pouvant atteindre plusieurs micromètres, où les électrons s'organisent autour de l'impureté, écrantant son moment magnétique. Pour le monde quantique, c'est une taille énorme.

Aujourd'hui, des physiciens ont trouvé le moyen de l'éclairer. Ils ont examiné un système de deux points quantiques — de minuscules îlots où les électrons sont confinés comme dans des boîtes. Lorsqu'un courant traverse ce système, les électrons passent un par un, et une intrication quantique naît entre eux et l'impureté. C'est une connexion spéciale où les particules deviennent un tout indissociable, même à distance. Il s'avère que l'intensité du courant dépend directement du degré d'intrication. Si l'on perturbe légèrement la symétrie du système — par exemple en appliquant des tensions différentes aux points —, on peut déduire du changement de courant à quel point les électrons sont intriqués. C'est comme déterminer la taille des cercles dans l'eau en observant les oscillations d'un flotteur.

La découverte clé : l'intrication est répartie de manière non uniforme dans l'espace, et sa distribution reproduit la forme du nuage de Kondo. En mesurant le courant pour différents degrés d'asymétrie, on peut reconstruire ce nuage pas à pas — comme si l'on palpait un objet invisible pour en dresser une carte tridimensionnelle. Cette méthode permet pour la première fois d'observer expérimentalement l'intrication quantique et le nuage de Kondo lui-même, sans le détruire.

La taille du nuage de Kondo peut atteindre plusieurs micromètres. Pour comparaison : l'épaisseur d'un cheveu humain est d'environ 50 micromètres. Autrement dit, le nuage de Kondo est une véritable métropole à l'échelle atomique, bien qu'il reste invisible pour nous.

Dans le roman « Le Voleur quantique » de Hannu Rajaniemi, l'intrication quantique est utilisée pour la communication instantanée et la création d'une conscience distribuée — un peu comme dans le nuage de Kondo où l'impureté « communique » avec de nombreux électrons simultanément.

Scientifiques
William WoottersShuji NakamuraJohn Stewart BellErwin SchrödingerAlain AspectCharles Townes
Notions
effet Kondo intrication quantique effet Hall quantique paires d'électrons couplage spin-orbite mesure d'intrication impureté magnétique corrélation électronique corrélation conductivité couplage magnétique non-localité manipulation d'un spin unique états de bord nœuds loi de Coulomb paires de photons intriqués supraconductivité états de Bell électromagnétisme