Un article un peu loin de moi, mais drôlement séduisant, est paru dans Nature cette semaine (1). Je veux bien que qu’un physicien m’explique avec des mots profanes: toutes corrections, précisions, récriminations seront les bienvenues. voilà ce que j'ai compris.
Bon. Soit un ensemble d’atomes, un condensat de Bose-Einstein, appelons-le condensat A. On le soumet à deux lasers. Le premier Laser 1 servira à apporter de l’énergie ou information lumineuse sous forme de pulse, créant une oscillation des atomes excités entre charges positives + et négatives -. Mais ces oscillations sont instables et s’arrêtent vite. Il faut donc un deuxième laser Laser 2 qui transfert ces oscillations de charges en oscillations de spin, plus robustes. On peut se représenter les spins comme ça ↑et leurs oscillations comme ça : ↑et ↓. Ces oscillations ont une orientation bien particulière, qui caractérise l’information lumineuse.
Donc on soumet notre condensat au Laser 2, pour créer une ambiance favorable au stockage d’information. Puis on allume brièvement Laser 1 : plein d’énergie : les atomes s’excitent et leurs spins oscillent. Ensuite on éteint Laser 2. Les oscillations de spin continuent, puisqu’elles sont robustes, elles, (je vous l’ai déjà dit). L’info est stockée. Par contre les oscillations de charges s’arrêtent, et du coup, tout ce qu’on voit, c’est le bazar.
Et ben si on rallume Laser 2, les atomes se réalignent tout bien comme il faut et restituent le fameux pulse, (l’énergie donc), tout nickel comme ils l’ont reçu !
Mais si c’est possible, c’est parce que dans ce condensat, les atomes existent sous deux états superposés, simultanément : excité et de base. C’est la combinaison de ces deux états précisément qui définit l’information. Bah oui, c’est un système quantique ! (Si ce n’était pas le cas, 2, la restitution du pulse serait toute désorganisée, croyez-moi !)
Ca va jusque là ?
On continue alors. En fait, pour récupérer l’information, on n’a pas toute la nuit devant nous. La mémoire du système est limitée. Parce que tout ce que demande notre petit condensat, c’est à retourner sous la couette : à basse énergie. Le surplus d’énergie, représenté par une fonction d’onde de l’état excité, va donc progressivement migrer au sein du système à fonction d’onde à énergie basse. Et il finira par en sortir. Et après ça : amnésie totale.
Si on rallume Laser 2, tout ce qu’on recueillera, c’est plein d’énergie en vrac. Super.
Ca devient tout excitant maintenant!!!
Prenons un autre condensat B. Avec des atomes de même type que le premier. Il n’a aucune raison d’avoir le même état d’énergie de base que le premier condensat, puisqu’il a été créé indépendamment. En puis il n’a jamais reçu l’énergie du Laser 1. Bon. On le place à côté du premier condensat donc, mais séparé de lui.
Et bien figure-vous que si on attend le temps théoriquement nécessaire à la fonction d’onde de l’état excité, (le petit messager) pour l’atteindre,avant de rallumer Laser 2 ; on récupère l’information, le pulse, tout nickel !!! A partir de condensat B !!!
Ce qui implique que :
1) B avait EXACTEMENT le même niveau d’énergie de base que A, puisque la restitution du pulse dépend des qualités de l’état de base ET de l’état excité. Démonstration si besoin était d’un principe de base de la mécanique quantique : l’indiscernabilité. Tous les atomes d’un type donné dans leur état fondamental sont indistinguables.
2) Et surtout: l’information lumineuse stockée dans A, a été transmise à B, grâce à une fonction d’onde !!
Et ben je ne sais pas vous, mais moi, ça m’a fasciné jusqu’à pas d’heure cette histoire. Si vous n’êtes pas émerveillés, c’est forcément parce que j’aurai mal retranscris les informations (pas lasérisée au bon moment…). Courez vers l’article dans ce cas !
(1) Coherent control of optical information with matter wave dynamics. Ginsberg et al. Nature. 2007. 445 :623-626.
Comment in Quantum physics: Indistinguishable from afar. Fleischhauer. Nature. 2007. 445:605.