Le métronome quantique : un rythme qui ne déraille jamais ✎ express
Les métronomes ordinaires, posés sur un support mobile, finissent par osciller en synchronie. Dans le monde quantique, ce tour de passe-passe s'est longtemps refusé aux physiciens. Mais désormais, ils ont réussi à synchroniser même l'état le plus singulier : l'état de Fock, où le nombre de particules de lumière est strictement déterminé, comme dans un compteur. Le pulsar cosmique martèle le rythme avec une précision fantastique ; cette expérience en est l'analogue microscopique. Elle s'appuie sur les idées de Roy Glauber et 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 est apparu, sans équivalent classique – par exemple, son « nuage de probabilité » prend 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 découvert que le système « s'accroche » au rythme. Sur un 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 l'augmentation de la puissance du signal. Une légère amplification, 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.