Des scientifiques vérifient la rotation terrestre grâce à l’entrelacement quantique
Une récente étude a révélé des détails inédits sur la rotation de la Terre autour de son axe en utilisant des capteurs mesurant l’interférence des ondes et les fusionnant avec la physique quantique.
La technologie de mesure d’interférence
L’interférence des ondes est un phénomène courant dans de nombreux domaines de recherche tels que l’astronomie, les fibres optiques, les sciences de la mer, les tremblements de terre et la mécanique quantique. Les scientifiques utilisent cette interférence lorsqu’ils superposent deux ondes ou plus pour extraire les propriétés d’une onde ou d’un ensemble d’ondes lumineuses composées de photons ou d’autres particules telles que les électrons, ayant également des caractéristiques ondulatoires.
Les vagues interagissantes influencées par le mouvement de rotation de la Terre peuvent être mesurées à l’aide de capteurs optiques exploitant l’effet « Sagnac », considéré comme le plus sensible jamais utilisé. Cette technologie a non seulement contribué à confirmer la théorie de la relativité restreinte d’Albert Einstein, mais elle a également acquis une renommée mondiale pour ses calculs d’une précision incomparable, la plaçant au sommet des dispositifs de mesure de la vitesse de rotation des objets.
Cependant, cette précision extrême a rencontré des obstacles en raison des principes du modèle de physique classique, incitant les scientifiques à intégrer les lois de la physique quantique (l’un des piliers de la physique moderne) explorant les mondes microscopiques des particules subatomiques inobservables à l’œil nu et même aux microscopes optiques.
Les chercheurs ont utilisé la théorie de l’entrelacement quantique (un principe de la physique quantique) pour mesurer la vitesse de rotation de la Terre avec une précision inégalée, surpassant ainsi toutes les expériences précédentes menées au cours du siècle dernier.
La quantique entrelacement est un phénomène dans lequel les particules sont liées de manière à ce que l’état d’une particule dépende de l’état d’une autre, quelle que soit la distance entre elles, sans qu’il y ait de communication physique directe.
Le terme entrelacement quantique se réfère à une relation entre deux particules à toute distance (Wikipédia)
Mesurer la rotation de la Terre par entrelacement quantique
Un groupe de chercheurs de l’Université de Vienne a mené une étude révolutionnaire pour mesurer l’effet de la rotation de la Terre sur des particules photoniques entrelacées quantiquement. L’innovation de l’équipe de recherche était centrée sur un capteur d’interférence optique géant exploitant l’effet Sagnac.
Les chercheurs ont mené leur expérience pendant plusieurs heures, leur permettant de découvrir des paires de photons entrelacés de haute qualité tournant avec la rotation de la Terre. Les résultats étaient mille fois plus précis que les expériences traditionnelles précédentes.
En général, les capteurs optiques mesurant l’interférence des ondes reposent sur le mouvement de deux particules se déplaçant dans des directions opposées sur une trajectoire circulaire fermée, atteignant le point de départ à des moments différents. L’étude s’est penchée sur la variation temporelle et la relation de la rotation terrestre sur cette différence.
Dans l’étude, publiée dans Science Advances, les scientifiques ont émis deux photons entrelacés à travers des fibres optiques d’une longueur de 1,6 kilomètre enroulées dans un grand circuit, offrant une zone efficace d’interférence d’ondes de plus de 700 mètres carrés, améliorant ainsi la précision des mesures.
Cette expérience ne peut être réalisée sans une référence stable où les photons suivent un chemin fixe non influencé par la rotation de la Terre. Comme l’arrêt de la rotation terrestre est impossible, les scientifiques ont utilisé une astuce intelligente pour y parvenir, en divisant les fibres optiques en deux voies de même longueur en les connectant à un commutateur optique pour l’activation et la désactivation.
En manipulant le mouvement des photons dans ces deux voies, les chercheurs ont réussi à simuler un parcours stable où l’effet de rotation de la Terre sur les photons n’était pas présent.