Une avancée significative dans le domaine de la mesure quantique a été réalisée par des chercheurs des universités de Sydney et de RMIT, offrant une nouvelle perspective sur les limites fondamentales de la physique.
Publiée le 24 septembre 2025 dans *Science Advances*, cette étude présente une méthode novatrice qui permet de mesurer simultanément la position et l'impulsion d'une particule avec une précision sans précédent, tout en naviguant habilement autour du principe d'incertitude de Heisenberg. Ce principe, établi en 1927, stipule qu'il est impossible de connaître avec une précision illimitée certaines paires de propriétés d'une particule, comme sa position et son impulsion, en même temps. La nouvelle approche ne cherche pas à éliminer l'incertitude, mais plutôt à la redistribuer intelligemment.
En déplaçant l'incertitude vers des aspects moins critiques de la mesure, les chercheurs ont réussi à améliorer la précision de détection des changements infimes, ouvrant ainsi la voie à des capteurs quantiques d'une sensibilité inégalée. Pour y parvenir, l'équipe a exploité les 'états grille', un type d'état quantique initialement développé pour l'informatique quantique à correction d'erreurs. Cette technique a permis de mesurer des incertitudes correspondant à un demi-nanomètre et des forces aussi faibles que des yoctonewtons, soit un trillionième de billion de newtons. Cette sensibilité est comparable à la détection du poids d'environ 30 molécules d'oxygène.
Les implications de cette avancée sont vastes et promettent de révolutionner de nombreux domaines. La capacité de mesurer des signaux extrêmement faibles avec une telle précision pourrait transformer les observatoires d'ondes gravitationnelles, qui détectent des événements cosmiques cataclysmiques comme la fusion de trous noirs. De plus, cette percée pourrait mener au développement de capteurs quantiques ultra-sensibles pour la navigation autonome, l'imagerie médicale de pointe, la surveillance des matériaux et l'astrophysique.
Les recherches antérieures sur les états grille ont montré leur potentiel dans la correction d'erreurs quantiques, augmentant la durée de cohérence des mémoires quantiques et permettant une utilisation plus économique des qubits. Cette nouvelle application des états grille démontre leur polyvalence et leur importance croissante dans le paysage quantique. L'expérimentation, qui combine les efforts des expérimentateurs de l'Université de Sydney et des théoriciens de RMIT, de l'Université de Melbourne, de l'Université Macquarie et de l'Université de Bristol, souligne la puissance des collaborations interdisciplinaires et internationales.
Bien que cette technologie soit encore confinée aux laboratoires de physique, elle ouvre une nouvelle ère pour les technologies de détection, promettant de transformer notre compréhension et notre mesure du monde quantique. Cette avancée s'inscrit dans un mouvement plus large de développement des technologies quantiques, où les capteurs quantiques, exploitant des phénomènes tels que l'intrication et la superposition, surpassent déjà les technologies classiques dans de nombreux domaines, de l'imagerie médicale à la navigation sans GPS. L'intégration de ces technologies dans des systèmes du quotidien pourrait redéfinir notre interaction avec le monde qui nous entoure.