Qu'est-ce que l'effet quantique zéno?

le effet Zeno quantique est un phénomène la physique quantique où l'observation d'une particule l'empêche de se décomposer comme elle le ferait en l'absence d'observation.

Le nom vient du paradoxe logique (et scientifique) classique présenté par l'ancien philosophe Zeno d'Eléa. Dans l'une des formulations les plus simples de ce paradoxe, pour atteindre un point éloigné, vous devez parcourir la moitié de la distance jusqu'à ce point. Mais pour y parvenir, il faut franchir la moitié de cette distance. Mais d'abord, la moitié de cette distance. Et ainsi de suite... de sorte qu'il s'avère que vous avez réellement un nombre infini de demi-distances à franchir et, par conséquent, vous ne pouvez jamais réellement le faire!

L'effet Zeno quantique a été initialement présenté dans l'article de 1977 "Le paradoxe de Zeno dans la théorie quantique" (Journal of Mathematical Physics, PDF), écrit par Baidyanaith Misra et George Sudarshan.

Dans l'article, la situation décrite est une particule radioactive (ou, comme décrit dans l'article d'origine, un "système quantique instable"). Selon la théorie quantique, il existe une probabilité donnée que cette particule (ou "système") subisse une désintégration dans une certaine période de temps dans un état différent de celui dans lequel elle a commencé.

Cependant, Misra et Sudarshan ont proposé un scénario dans lequel l'observation répétée de la particule empêche en fait la transition vers l'état de décomposition. Cela peut certainement rappeler l'idiome commun "un pot surveillé ne bout jamais", sauf au lieu d'une simple observation sur la difficulté de la patience, c'est un résultat physique réel qui peut être (et a été) confirmé expérimentalement.

L'explication physique en quantique la physique est complexe, mais assez bien compris. Commençons par penser à la situation telle qu'elle se produit normalement, sans l'effet Zénon quantique à l'œuvre. Le "système quantique instable" décrit a deux états, appelons-les état A (l'état non décomposé) et état B (l'état décomposé).

Si le système n'est pas observé, il évoluera avec le temps de l'état non décomposé en un superposition de l'état A et de l'état B, la probabilité d'être dans l'un ou l'autre état étant basée sur temps. Lorsqu'une nouvelle observation est faite, la fonction d'onde qui décrit cette superposition d'états s'effondre dans l'état A ou B. La probabilité de l'état dans lequel il s'effondre est basée sur le temps qui s'est écoulé.

C'est la dernière partie qui est la clé de l'effet Zeno quantique. Si vous faites une série d'observations après de courtes périodes de temps, la probabilité que le système soit l'état A pendant chaque mesure est considérablement plus élevé que la probabilité que le système soit dans l'état B. En d'autres termes, le système continue de s'effondrer dans l'état non décomposé et n'a jamais le temps d'évoluer vers l'état décomposé.

Aussi contre-intuitif que cela puisse paraître, cela a été confirmé expérimentalement (tout comme l'effet suivant).

Il existe des preuves d'un effet opposé, qui est décrit dans Jim Al-Khalili's Paradoxe comme "l'équivalent quantique de regarder une bouilloire et de la faire bouillir plus rapidement. Bien que quelque peu spéculatives, ces recherches vont au cœur de certaines des recherches les plus domaines scientifiques peut-être importants au XXIe siècle, tels que la construction de ce qui est appelé un ordinateur quantique"Cet effet a été confirmé expérimentalement.