La flèche du temps dans les systèmes quantiques ouverts – Nouvelles expériences

Même dans le monde étrange des systèmes quantiques ouverts, la flèche du temps pointe constamment vers l’avant – la plupart du temps.

De nouvelles expériences conduites à l’Université de Washington à Saint-Louis comparent les trajectoires aller et retour de circuits supraconducteurs appelés qubits, et constatent qu’ils suivent la seconde loi de la thermodynamique.

“Quand vous regardez un système quantique, l’acte de mesurer change habituellement la façon dont il se comporte”, a déclaré Kater Murch, professeur agrégé de physique en arts et sciences, dans un communiqué de presse.

“Imaginez la lumière qui éclaire une petite particule. Les photons finissent par la déplacer et il y a une dynamique associée au seul processus de mesure.

Nous voulions savoir si cette dynamique a quelque chose à voir avec la flèche du temps – le fait que l’entropie tend à augmenter avec le temps.”

En thermodynamique comme en mécanique quantique, la flèche du temps est caractérisée par la probabilité statistique des processus physiques. Nous caractérisons cette flèche de temps pour la dynamique de mesure quantique continue d’un qubit supraconducteur. En suivant expérimentalement des trajectoires de mesure individuelles faibles, nous comparons les probabilités d’évolution vers l’avant et vers l’arrière dans le temps pour développer une flèche de statistique temporelle associée à la dynamique de mesure. Nous comparons les statistiques des trajectoires individuelles aux propriétés d’ensemble montrant que la dynamique de mesure obéit à la fois à des théorèmes de fluctuation détaillés et intégraux, établissant ainsi la cohérence entre les dynamiques de mesure microscopiques et macroscopiques.

“Nous avons constaté que même à l’échelle microscopique, la deuxième loi semble tenir : l’entropie augmente généralement.

Cette augmentation se produit parce que nous la regardons – le processus de réalisation du film crée apparemment la flèche du temps”, a précisé Kater Murch

Le groupe de recherche de Murch se concentre sur la compréhension et le contrôle des systèmes quantiques ouverts. Alors que les objets du quotidien obéissent aux lois de la mécanique classique, les particules de lumière ou de matière suivent les lois de la physique quantique. Mais ces particules ne sont pas facilement isolées et dès qu’elles interagissent avec le monde extérieur, elles perdent leurs propriétés quantiques.

Article scientifique

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Source : MessageToEagle – Traduit par Anguille sous roche

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