30 juillet 2025 | Actualités et avis
Collaboration avec l'exposition « La merveilleuse nature des photons et la détection quantique photonique » à l'Expo 2025 Osaka, Kansai, Japon.
Présentation de modèles conceptuels de spectroscopie infrarouge quantique pour la première exposition pratique sur l'intrication quantique au Japon
Shimadzu, en collaboration avec le professeur Shigeki Takeuchi et son groupe de recherche de l'École supérieure d'ingénierie de l'Université de Kyoto, présentera des modèles conceptuels de futures technologies de détection basées sur la spectroscopie infrarouge quantique à l'exposition de l'Expo 2025 d'Osaka, Kansai, Japon (Expo 2025) intitulée « La nature merveilleuse des photons et la détection quantique photonique », dans le cadre de « Entangle Moment : [Quantum, Earth and Universe] × Art » (Sponsor : Cabinet Office, ministère de l'Éducation, de la Culture, des Sports, des Sciences et de la Technologie). L'exposition se tiendra du 14 au 20 août. Les étonnants phénomènes liés aux photons que l'on peut expérimenter sur place sont expliqués par Mitsuko, un personnage original basé sur Mitsuko Namino, apparue pour la première fois dans « The Trial of the Photon *1», un essai écrit par le professeur Shinichiro Tomonaga.
Mitsuko, un personnage de l'exposition
Il s'agira de la première exposition publique de ce type au Japon. Elle permettra aux visiteurs de découvrir le monde mystérieux de l'intrication quantique *2 grâce à la manipulation de trois dispositifs utilisant des paires de photons quantiques intriqués. L'exposition se concentre sur le comportement des particules quantiques individuelles, telles que les électrons et les photons, et sur la technologie quantique, qui dépasse les limites de la technologie conventionnelle en contrôlant la relation entre plusieurs particules quantiques (intrication quantique). Depuis 2018, Shimadzu travaille avec le professeur Takeuchi et son groupe sur des « recherches sur les dispositifs de détection quantique utilisant des photons quantiques intriqués » dans le cadre du programme phare Quantum Leap du ministère de l'Éducation, de la Culture, des Sports, des Sciences et de la Technologie (MEXT Q-LEAP). Ces recherches utilisent l'interférence quantique pour générer des paires de photons quantiques intriqués afin de réaliser une spectroscopie d'absorption infrarouge quantique dans la région infrarouge avec une simple source de lumière visible et un détecteur. L'adoption pratique de cette technologie permettra la différenciation et l'identification de diverses substances grâce à des spectromètres infrarouges quantiques compacts et performants pour des applications médicales, de sécurité et environnementales. Shimadzu fabrique principalement des éléments optiques permettant de générer des paires de photons intriqués dans les régions visibles et infrarouges à partir de sources lumineuses.
- *1 : Cet essai a été écrit par le professeur Shinichiro Tomonaga en 1949. Dans ce drame judiciaire, l'affirmation de l'accusée, Mitsuko Namino, selon laquelle elle a été vue simultanément à travers deux fenêtres est vérifiée par la mécanique quantique. Cet essai a été cité dans de nombreuses publications, dont « The Quantum Mechanical World » (Misuzu Shobo, Ltd.).
- *2 : Lorsqu'il existe deux ou plusieurs états corrélés en superposition quantique entre deux systèmes différents (c'est-à-dire que plusieurs états quantiques sont possibles simultanément).
Résumé de l'exposition
| Nom | Moment d'enchevêtrement : [Quantum, Terre et Univers] × Art La nature merveilleuse des photons et la détection quantique photonique |
|---|---|
| Lieu | EXPO 2025 Osaka, Kansai, Japon Centre d'exposition « WASSE » Zone de la porte ouest |
| Session | Jeudi 14 août 2025 - Mercredi 20 août 2025 de 10h00 à 20h00 Remarque : Début à 13 h le jour de l'ouverture (jeudi 14). Fin à 18 h le dernier jour (mercredi 20). |
Structure de l'exposition
Prologue de la zone 1
Dans une vidéo, Mitsuko ouvre la voie en décrivant le photon comme la plus petite unité de lumière. Les caractéristiques de ces photons sont présentées, ainsi que la notion de lumière intriquée.
Expérience Zone 2 ! L'étrange monde des photons jumeaux
L'exposition présente trois instruments expérimentaux de pointe, créés par des chercheurs de l'Université de Kyoto, illustrant l'intrication quantique photonique. Ils permettent aux visiteurs de découvrir par eux-mêmes ces étranges phénomènes.
Instrument 1 : Générateur d'intrication quantique
Comment les photons jumeaux sont créés : l'origine de la lumière intriquée quantique
De la lumière quantique intriquée est effectivement produite, et une vidéo de la lumière quantique intriquée produite à cet endroit est affichée.
Instrument 2 : Démonstration de l'interférence quantique à deux photons
Photons jumeaux identiques, où sont-ils allés après s'être rencontrés et croisés ?
L'expérience « Interférence quantique à deux photons »
Dans le monde de la mécanique quantique, des interférences se produisent entre de nombreux processus physiques. Par conséquent, des phénomènes qui devraient se produire naturellement ne se produisent plus. Les visiteurs peuvent réaliser une expérience dans laquelle des paires de photons sont incidentes sur un miroir semi-transparent.
Instrument 3 : Démonstration de la violation de l'inégalité de Bell
Photons qui restent liés même lorsqu'ils sont séparés par une grande distance : vérification réelle de la violation de l'inégalité de Bell
Les phénomènes physiques courants ne sont déterminés que par l'état local des choses, à un endroit précis (réalisme local), mais ce n'est pas le cas dans le monde quantique. Cela a été démontré par une expérience sur la « violation de l'inégalité de Bell », récompensée par le prix Nobel de physique 2022. Les visiteurs peuvent réaliser eux-mêmes cette expérience grâce à cet instrument expérimental, qui utilise des paires de photons intriqués quantiquement.
Zone 3 Allons de l'avant ! Un avenir changé par les paires de photons
Cette exposition interactive présente la technologie de détection quantique photonique, qui utilise la lumière intriquée quantique pour dépasser les limites de la technologie conventionnelle. Elle présente une idée de la manière dont notre monde quotidien pourrait évoluer grâce à elle.
Tomographe à cohérence optique (Exposé avec la coopération de Santec Holdings)
Les visiteurs peuvent observer la structure interne d’un doigt en l’insérant dans l’analyseur.
Tomographie par cohérence optique quantique (Q-OCT)L'amélioration significative de la résolution via Q-OCT, qui utilise la lumière intriquée quantique, est décrite à travers une vidéo explicative et des données de mesure.
Spectromètre infrarouge quantique (exposé par Shimadzu Corporation)
Cette exposition permet aux visiteurs d'identifier les molécules de divers échantillons à l'aide d'un spectromètre infrarouge. La miniaturisation significative rendue possible par la spectrométrie infrarouge quantique utilisant la lumière intriquée quantique est expliquée à l'aide d'une vidéo et d'une maquette illustrant les instruments du futur.
Épilogue : L'avenir de la détection quantique photonique
Cette exposition examine la relation entre le développement de la mécanique quantique et l'Université de Kyoto à travers une chronologie commençant en 1900. Elle décrit également la technologie de détection quantique photonique, qui utilise la lumière intriquée quantique, ainsi que ses répercussions sur la société. Les initiatives du Consortium de mise en œuvre sociale de la détection quantique photonique, inauguré par l'Université de Kyoto, sont également présentées.
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