Des scientifiques affirment avoir mesuré un « temps négatif » dans le cadre d’une expérience quantique
Des scientifiques affirment avoir mesuré un « temps négatif » dans le cadre d’une expérience quantique portant sur la relation photon-atome
mais cette affirmation a suscité scepticisme et controverse
Une équipe de chercheurs a publié une étude dans laquelle ils affirment avoir démontré que le « temps négatif » n'est pas seulement une idée théorique, mais qu'il existe de manière tangible et physique, et qu'il mérite d'être examiné de plus près. Bien que l'étude ne porte pas directement sur l'informatique quantique, les résultats pourraient avoir des répercussions sur l'amélioration des mémoires quantiques et des systèmes de communication en renforçant le contrôle des interactions photon-atome. Mais l'étude est controversée, certains critiques affirmant que les résultats ne démontrent pas un changement radical dans notre compréhension du temps.
Une nouvelle étude relance le débat sur la notion du « temps négatif »
L'étude en question a été réalisée par des chercheurs de l'université de Toronto, au Canada, et de l'université Griffith, en Australie, et portes sur « le retard de groupe » subi par les photons. En effet, lorsque la lumière traverse un matériau, sa vitesse est affectée, entraînant un retard dans le temps qu'elle met à voyager d'un point à un autre. Normalement, ce retard est positif, ce qui signifie que la lumière ralentit lorsqu'elle interagit avec les atomes du matériau.
Mais dans certains cas, notamment lorsque la lumière est réglée sur des fréquences spécifiques proches de la résonance atomique du matériau, un phénomène étrange se produit : « le retard de groupe devient négatif ». Cela signifie que la lumière semble sortir du matériau avant qu'elle ne le fasse, créant ainsi un paradoxe qui a intrigué les physiciens. En fait, c'est comme si le photon provoquait un effet, comme l'excitation de l'atome, avant même qu'il n'arrive.
Cela peut se produire dans le monde quantique, mais n'a pas de sens dans notre expérience quotidienne du temps. Pour mieux comprendre ce phénomène, l'équipe de recherche, dirigée par le physicien Aephraim M. Steinberg de l'université de Toronto, a entrepris de répondre à une question fondamentale : ce retard de groupe négatif correspond-il au temps que les photons passent en tant qu'excitations atomiques ? Selon les chercheurs, la réponse est « oui ».
En utilisant une méthode appelée « effet Cross-Kerr », les chercheurs ont pu sonder le degré d'excitation atomique causé par les photons transmis, même lorsque le temps de propagation était négatif. Les résultats de l'étude ont montré que « le temps passé par les photons en tant qu'excitations atomiques était directement lié au délai de groupe, ce qui suggère que le temps négatif observé dans le retard de groupe a une réelle signification dans la physique ».
Plus précisément, les chercheurs affirment que le temps négatif a une signification physique plus importante qu'on ne le pensait auparavant et pourrait également avoir des implications pour la technologie quantique, telle que l'informatique quantique. Toutefois, les résultats ont été accueillis avec scepticisme.
Potentielles implications de cette étude pour l'informatique quantique
L'étude n'aborde pas directement l'informatique quantique, mais les conclusions pourraient avoir des implications sur l'avenir de la technologie quantique. Les ordinateurs quantiques reposent sur la manipulation précise de bits quantiques, ou qubits, pour effectuer des calculs. Comprendre comment les photons interagissent avec les atomes d'un milieu pourrait permettre de mieux contrôler les systèmes quantiques, ce qui pourrait accélérer les progrès.
En particulier, cela pourrait favoriser de nouvelles avancées dans les réseaux de mémoire et de communication quantiques, où les informations sont stockées et transmises par l'intermédiaire de photons. Selon les experts, « la capacité à gérer ces interactions, même dans les cas où le retard de groupe est négatif, pourrait contribuer à améliorer l'efficacité et la stabilité des processeurs quantiques ». Cela constitue l'un des défis majeurs de l'informatique quantique.
En outre, les résultats de l'étude offrent de nouvelles pistes de réflexion sur la manière dont l'information est transférée dans les systèmes quantiques. En comprenant comment les photons peuvent interagir avec les atomes pendant des durées négatives, les chercheurs pourraient être en mesure de concevoir des circuits quantiques plus efficaces qui exploitent ces comportements inhabituels pour améliorer les performances des ordinateurs quantiques.
Étant donné que cet article présente des implications pratiques qui n'ont pas été directement abordées dans l'article, il est important de noter certaines limites. Les expériences ont nécessité un environnement hautement contrôlé, notamment des atomes ultra-froids et une synchronisation précise des impulsions lumineuses. Selon les critiques, il pourrait être difficile d'appliquer ces résultats à des systèmes plus importants ou à des types de milieux différents.
En outre, le retard de groupe négatif observé ici est étroitement lié à l'interférence quantique, qui peut être sensible au bruit et aux perturbations. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour explorer comment ces effets pourraient se manifester dans des systèmes quantiques plus complexes ou dans des applications pratiques de l'informatique quantique. Ces travaux pourraient également ouvrir une série de nouvelles voies de recherche.
À l'avenir, les chercheurs pourraient vouloir étudier si des comportements similaires se produisent dans d'autres systèmes atomiques ou avec d'autres types de lumière, tels que les photons intriqués. Ils pourraient aussi étudier comment ces résultats pourraient être appliqués pour améliorer la mémoire quantique et les systèmes de communication, où le contrôle précis des interactions photon-atome est crucial pour maintenir l'intégrité de l'information quantique.
Analyse critique des résultats de l'étude
Les résultats de l'étude ont été publiés sur le serveur de préimpression arXiv, mais pas encore dans une revue à comité de lecture. Toutefois, ils ont attiré l'attention du monde entier et suscité le scepticisme. Certains physiciens estiment que le terme « temps négatif » pourrait être trompeur. « C'est un sujet difficile, même pour nous qui parlons avec d'autres physiciens. Nous sommes tout le temps mal compris », a déclaré le professeur Aephraim Steinberg.
Les critiques suggèrent que les observations pourraient être expliquées par des phénomènes connus, tels que les effets de phase ou les interférences quantiques, sans nécessiter l'introduction d'un concept aussi radical dans notre compréhension du temps. Si l'expression « temps négatif » est controversée, Aephraim Steinberg défend son utilisation, espérant qu'elle suscitera des discussions plus approfondies sur les mystères de la physique quantique.
La physicienne théorique allemande Sabine Hossenfelder, par exemple, a critiqué les travaux dans une vidéo YouTube visionnée des centaines de milliers de fois. Elle a notamment déclaré : « le temps négatif dans cette expérience n'a rien à voir avec le passage du temps ; c'est juste une façon de décrire comment les photons voyagent à travers un milieu et comment leurs phases se déplacent ». Aephraim Steinberg et son équipe ont défendu leurs travaux.
L'équipe a répliqué en faisant valoir que ses recherches comblent des lacunes cruciales dans la compréhension des raisons pour lesquelles la lumière ne se déplace pas toujours à une vitesse constante. Aephraim Steinberg a reconnu la controverse suscitée par le titre provocateur de leur article, mais il a souligné qu'aucun scientifique sérieux n'avait remis en question les résultats expérimentaux. (L'étude a suscité un grand débat dans la communauté.)
« Nous pensons qu'il s'agit d'une manière fructueuse de décrire les résultats. Je vais être honnête, je n'ai actuellement aucune idée de la voie à suivre pour passer de ce que nous avons étudié à des applications. Nous allons continuer à y réfléchir, mais je ne veux pas donner de faux espoirs aux gens », a déclaré Aephraim Steinberg. Selon lui, si les applications pratiques restent hors de portée, l'étude ouvre la voie à l'exploration des phénomènes quantiques.
En somme, ces critiques mettent en évidence la nécessité d'une analyse approfondie et d'une discussion rigoureuse avant de tirer des conclusions définitives sur la nature du temps dans le domaine de la mécanique quantique. Elles rappellent également à la communauté scientifique l'importance de la prudence dans l'interprétation des résultats expérimentaux, surtout lorsqu'ils semblent défier les concepts fondamentaux de la physique.
Source : rapport de l'étude
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Envoyé par marsupial
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