Les expériences de miroir d’ondes gravitationnelles peuvent évoluer vers des entités quantiques

Schéma d’un interféromètre laser utilisé pour observer les ondes gravitationnelles. Si l’incertitude quantique de la pression de rayonnement de la lumière est la force dynamique dominante agissant sur les miroirs, un objet quantique commun provient du miroir et du faisceau lumineux réfléchi. Dans ce cas, la sensibilité de l’interféromètre est optimale lors de la mesure des changements de position des miroirs dus aux ondes gravitationnelles. Crédit : Alexander Franzen

Les expériences de physique quantique explorant le mouvement de corps macroscopiques ou lourds sous des forces gravitationnelles nécessitent une protection contre tout bruit environnemental et une détection très efficace.

Un système idéal est un miroir hautement réfléchissant dont le mouvement est détecté par une lumière monochromatique, qui est détectée photoélectriquement avec une efficacité quantique élevée. Une expérience d’optomécanique quantique est réalisée si les incertitudes quantiques de la lumière et du mouvement du miroir s’influencent mutuellement, conduisant finalement à l’observation d’un enchevêtrement entre les degrés de liberté optique et cinétique.

Dans AVS Sciences quantiques, des chercheurs de l’Université de Hambourg en Allemagne passent en revue les recherches sur les détecteurs d’ondes gravitationnelles en tant qu’exemple historique des technologies quantiques et examinent la recherche fondamentale sur le lien entre la physique quantique et la gravité. L’astronomie des ondes gravitationnelles nécessite des sensibilités sans précédent pour mesurer les minuscules oscillations spatio-temporelles aux fréquences de la bande audio et en dessous.

L’équipe a examiné des expériences récentes sur les ondes gravitationnelles, montrant qu’il est possible de protéger de grands objets, tels qu’un miroir en verre de quartz de 40 kilogrammes reflétant 200 kilowatts de lumière laser, des fortes influences de l’environnement thermique et sismique pour leur permettre d’évoluer comme un quantum objet.

“Le miroir ne perçoit que la lumière, et la lumière que le miroir. L’environnement n’est fondamentalement pas là pour eux deux”, a déclaré l’auteur Roman Schnabel. “Leur évolution conjointe est décrite par l’équation de Schrödinger.”

Ce découplage de l’environnement, qui est au cœur de toutes les technologies quantiques, y compris l’ordinateur quantique, permet des sensibilités de mesure qui seraient autrement impossibles.

L’examen des chercheurs recoupe les travaux du lauréat du prix Nobel Roger Penrose sur l’exploration du comportement quantique des objets massifs. Penrose a cherché à mieux comprendre le lien entre la physique quantique et la gravité, qui reste une question ouverte.

Penrose a pensé à une expérience dans laquelle la lumière serait couplée à un dispositif mécanique via la pression de rayonnement. Dans leur revue, les chercheurs montrent que si ces questions très fondamentales en physique restent non résolues, le couplage hautement blindé de dispositifs massifs qui réfléchissent la lumière laser commence à améliorer la technologie des capteurs.

À l’avenir, les chercheurs exploreront probablement davantage le découplage des détecteurs d’ondes gravitationnelles des influences de l’environnement.

Plus largement, le découplage des dispositifs quantiques de tout échange d’énergie thermique avec l’environnement est clé. Il est requis pour les appareils de mesure quantique ainsi que pour les ordinateurs quantiques.


Des physiciens développent une méthode pour améliorer la sensibilité du détecteur d’ondes gravitationnelles


Plus d’information:
Mécanique quantique macroscopique dans les observatoires d’ondes gravitationnelles et au-delà, AVS Sciences quantiques2022. aip.scitation.org/doi/full/10.1116/5.0077548

Fourni par l’Institut américain de physique

Citation: Les expériences de miroir d’ondes gravitationnelles peuvent évoluer vers des entités quantiques (15 mars 2022) récupéré le 15 mars 2022 sur https://phys.org/news/2022-03-gravitational-mirror-evolve-quantum-entities.html

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