Une superposition quantique obtenue avec le plus lourd objet jamais mesuré : pourquoi c’est important

C’est un pas de géant dans le domaine de l’infiniment petit. Une équipe de chercheurs de l’Université de Vienne, en collaboration avec des chercheurs de l’Université de Bâle, vient de repousser les frontières de la validité de la physique quantique. Elle est parvenue à appliquer le célèbre principe de superposition à une échelle inédite : 2.000 atomes à la fois ! Elle multiplie ainsi par 30 le poids de l’objet avec lequel une interférence quantique a pu être obtenue, décrochant ainsi le record du plus lourd objet quantique observé.

Tout ceci est déjà un peu compliqué à suivre ? Nous allons y aller pas à pas. Pour comprendre quelle prouesse ont bien pu accomplir ces chercheurs, il faut d’abord rappeler l’un des principes piliers de la mécanique quantique, cette branche de la physique qui décrit la manière dont se comportent les objets microscopiques comme les molécules, les atomes ou les particules. Ce principe, c’est celui de la "dualité onde-corpuscule".

Mais revenons encore un tout petit peu en arrière. Rappelons-le, toute la spécificité d’un objet quantique est de pouvoir être dans plusieurs états différents à la fois : "mort" et "vivant" (comme ), "noir" et "blanc", "actif" ou "au repos". Un objet "classique" lui, comme un corps humain ou un ballon de foot, n’a pas cette étrange faculté. Mais où se situe la frontière entre objet quantique et objet classique ? On sait qu’il existe une limite de taille bien sûr, mais où placer ce palier fatidique ? Ce fut, dans les grandes lignes, tout l’enjeu de l’expérience de l’équipe de l’Université de Vienne, détaillé dans un article de la revue .

L’expérience des "fentes"

Pour discerner un objet quantique d’un non-quantique, il "suffit" donc de savoir s’il est ou non dans plusieurs états à la fois. Il y a plusieurs manières d’y parvenir, dont celle de l’expérience des fentes de Young, destinée à mettre en lumière la dualité onde-corpuscule propre à un objet quantiqu[...]

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