Un laser à électrons libres génère l’enchevêtrement quantique

A free-electron laser generates quantum entanglement

Saikat Nandi (équipe Structure & Dynamique Multi-échelle des Édifices Moléculaires), en collaboration avec des collègues de Lund, Trieste, Göteborg, Paris, Cassel et Hambourg, ont publié un article intitulé "Generation of entanglement using a short-wavelength seeded free-electron laser" dans la revue Science Advances.
Saikat Nandi (team Multiscale Structure & Dynamics of Complex Molecules) with colleagues from Lund, Trieste, Gothenburg, Paris, Kassel and Hamburg published an article entitled "Generation of entanglement using a short-wavelength seeded free-electron laser", in the journal Science Advances.

L’enchevêtrement est un phénomène purement de mécanique quantique sans équivalent en physique classique. Pour deux particules enchevêtres, la mesure de l’état quantique de l’une d’elles renseigne sur l’autre, même si elles sont séparées par une grande distance. Initialement, l’idée de l’enchevêtrement a été rejetée par Albert Einstein lui-même, la qualifiant d’action « spooky » à distance. Cependant, il s’est avéré que l’effet photoélectrique décrit par l’équation photoélectrique d’Einstein présente une opportunité unique d’étudier l’enchevêtrement quantique entre le photoélectron émis et l’ion résiduel - mesurer l'énergie cinétique du premier détermine l'état quantique exact d la dernière.
Ici, nous avons étudié l'intrication quantique entre un photoélectron et un ion hélium (He+), généré par d'intenses impulsions ultraviolets extrêmes (UVX) provenant d'un laser à électrons libres (FERMI à Trieste, Italie) avec des échelles de temps ultrarapides. La haute intensité de l’impulsion UVX nous a permis de créer un état habillé « atome + photon » pour He+, comme décrit par Claude Cohen-Tannoudji pour une interaction cohérente lumière-matière. En raison de l’enchevêtrement entre ces deux particules, l’électron situé à près de 200 nanomètres de l’ion peut savoir ce qui se passe à l’intérieur de l’ion, ce qui nous permet d’étudier la dynamique de l’état habillé. La durée de l’impulsion XUV médiatrice de l’enchevêtrement n’était que de 70 femto-secondes – cette nature ultracourte de l’impulsion nous a permis d’observer l’enchevêtrement avant qu’elle ne puisse être détruite par interaction avec l’environnement. Nos résultats ouvrent la voie à l’utilisation de l’enchevêtrement quantique pour dépasser la limite posée par la résolution instrumentale en spectroscopie photo-électronique, en utilisant des impulsions ultracourtes.
Entanglement is a purely quantum mechanical phenomenon with no counterpart in classical physics. For two entangled particles, the measurement of the quantum state of one of them provides the information about the other, even if they are separated by a large distance. Initially, the idea of entanglement was dismissed by Albert Einstein himself as the ‘spooky’ action-at-a-distance. However, as it turned out the photoelectric effect described by Einstein’s photoelectric equation, presents a unique opportunity to study the quantum entanglement between the emitted photoelectron and the residual ion – measurement of the kinetic energy of the former determines the exact quantum state of the later.
Here, we studied quantum entanglement between a photoelectron and a helium ion (He+), generated by intense extreme ultraviolet (XUV) pulses from a free-electron laser (FERMI in Trieste, Italy) at ultrafast timescales. The high intensity of the XUV pulse allowed us to create an ‘atom + photon’ dressed-state for He+, as described by Claude Cohen-Tannoudji for coherent light-matter interaction. Because of the entanglement between these two particles, the electron that is almost 200 nanometer away from the ion can know what is happening in the ion, allowing us to probe the dynamics of the dressed-state. The duration of the XUV-pulse mediating the entanglement was only 70 femtoseconds – this ultrashort nature of the pulse enabled us to observe the entanglement before it can be destroyed via interaction with the surrounding environment. Our results pave the way to employ quantum entanglement to surpass the limit posed by instrumental resolution in photoelectron spectroscopy, using ultrashort pulses.

 

 

Chéri, j’ai rétréci les cellules ! Les cellules confinées rapetissent

Honey, I shrunk the cells! Squeezed cells get smaller

Malèke Mouelhi, Alexis Saffon, Morgane Roinard, Hélène Denaloë-Ayari, Sylvain Monnier et Charlotte Rivière (équipe Biophysique) ont récemment publié un article dans le journal eLife intitulé "Mitosis sets nuclear homeostasis of cancer cells under confinement".
Malèke Mouelhi, Alexis Saffon, Morgane Roinard, Hélène Denaloë-Ayari, Sylvain Monnier and Charlotte Rivière (Biophysics team) just published a new study in the journal eLife entitled "Mitosis sets nuclear homeostasis of cancer cells under confinement".

Au cours de leur vie, les cellules animales sont soumises à de nombreuses contraintes mécaniques, notamment dans des contextes cancéreux. Dans cette étude, les auteurs ont découvert que les cellules cancéreuses peuvent s'adapter à un confinement spatial en ajustant leur volume et en relaxant les contraintes appliquées à leur noyau. Ils ont montré que cette adaptation se produit après la mitose : les cellules qui naissent dans une situation confinée sont plus petites. Cette recherche approfondit non seulement notre compréhension de la biologie des cellules cancéreuses, mais elle offre également des perspectives pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques
During their lifespan in the body, animal cells are subjected to numerous mechanical stresses, especially in cancerous contexts. In this study, the authors showed that cancer cells can adapt to spatial confinement by adjusting their volume and relaxing the stresses applied to their nucleus. They uncovered that this nuclear adaptation occurs after mitosis: cells that are “born” under a confined situation are smaller. This groundbreaking research not only deepens our understanding of cancer cell biology but also holds promise for the development of novel therapeutic strategies.
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