Concurrence pour les mélangeurs quantiques cosmiques

Lorsque l'information franchit l'horizon des événements d'un trou noir, elle est perdue : En très peu de temps, elle est enchevêtrée avec le reste de l'information quantique et se répand dans tout le trou noir. Les monstres gravitationnels sont considérés comme les "mélangeurs quantiques" les plus rapides et les plus efficaces de l'univers. Mais il s'avère maintenant que des systèmes beaucoup plus simples leur font concurrence.

Comme le rapporte maintenant une équipe dirigée par Peter G. Wolynes de l'Université Rice de Houston, l'information peut être perdue dans les réactions chimiques presque aussi rapidement que lorsqu'un horizon d'événement est franchi. Un effet quantique exotique, le "tunneling", rend soudain possible d'énormes quantités d'états quantiques aléatoires, écrivent les spécialistes dans la revue spécialisée "PNAS". Cela permettrait de détruire des informations en une fraction de milliardième de seconde.

Avec des calculs théoriques, le groupe de travail a étudié comment cette information quantique se comporte pendant la réaction. Il s'agit d'une question importante en chimie physique : les réactions chimiques peuvent être contrôlées par les états des molécules impliquées. Du point de vue de la mécanique quantique, une réaction n'est pas une succession d'états univoques, mais représente plutôt tout un paysage d'états qui peuvent être adoptés avec différentes probabilités. L'information quantique des molécules de départ est en quelque sorte contenue dans ces probabilités.

Dans certaines circonstances, le paysage comparativement gérable des états et de leurs probabilités se transforme soudainement en un univers incommensurable de possibilités. C'est ce qui se passe lorsqu'un système chimique est suffisamment froid et lent pour qu'il puisse "tunnéliser". Cela signifie qu'il passe d'un état à l'autre, même s'il n'a pas assez d'énergie pour effectuer cette transition. En mécanique quantique, même de telles transitions "impossibles" peuvent se produire avec une faible probabilité. Si cela se produit, l'information quantique sur l'état initial, tout comme dans le trou noir, se répand sur l'ensemble du système à la vitesse théoriquement la plus élevée possible.

Mais cela ne se produit pas toujours - contrairement aux trous noirs, le processus dépend fortement des circonstances. Si une réaction se produit dans un système vaste et complexe, par exemple dans l'eau, l'environnement atténue l'effet. En chimie, on n'est donc pas du tout impuissant face à la perte d'informations. Il est en principe possible de contrôler dans quelle mesure l'information est préservée au cours d'une réaction chimique, et donc de contrôler les processus chimiques et d'obtenir efficacement les produits souhaités. C'est aussi une différence avec le trou noir : si vous tombez dedans, vous obtiendrez toujours le même résultat, que vous le souhaitiez ou non.

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