Le métronome quantique : un rythme qui ne déraille jamais ✎ express
Les métronomes ordinaires posés sur une base mobile finissent par se balancer en synchronie. Dans le monde quantique, ce tour de passe-passe a longtemps résisté. Mais désormais, des physiciens ont synchronisé même l'état le plus singulier : l'état de Fock, où le nombre de particules de lumière est strictement défini, comme dans un compteur. Le pulsar cosmique bat la mesure avec une précision fantastique ; cette expérience en est l'analogue microscopique. Elle s'appuie sur les idées de Roy Glauber et de Serge Haroche.
Les chercheurs ont utilisé une minuscule cavité pour micro-ondes et l'ont remplie d'un nombre exact de photons. Un état purement quantique a émergé, sans équivalent classique : son « nuage de probabilité » prend par exemple des valeurs négatives, ce qui est impossible dans notre monde. Grâce à la spectroscopie (l'analyse de la réponse à différentes fréquences), ils ont appliqué un signal externe et ont découvert que le système « s'accroche » au rythme. Sur le graphique, la zone de synchronisation stable forme une figure en forme de langue : plus le signal est fort, plus la « langue » est large et plus la capture de phase est facile.
Le résultat principal concerne la fiabilité. Parfois, le métronome quantique déraille – la phase glisse. Mais la probabilité de tels désordres diminue exponentiellement avec la puissance du signal. Une légère augmentation, et les ratés disparaissent. Cela ouvre la voie à des horloges quantiques ultra-stables, à des capteurs et à des éléments d'ordinateurs où le rythme est crucial.
Les états de Fock doivent leur nom au physicien soviétique Vladimir Fock. Leur non-classicité est confirmée par la fonction de Wigner négative – ce même test est utilisé pour vérifier les ordinateurs quantiques.