Arrêter la rotation d’une toupie vous semble probablement facile. En êtes-vous certain ? Nous relevons le défi : nous vous mettons au défi de l’arrêter exactement dans sa position initiale, comme si vous ne l’aviez jamais fait tourner. Ce n’est pas impossible, et deux mathématiciens l’ont démontré.
La rotation est un mouvement complexe : avez-vous déjà essayé de tourner sur vous-même ? C’est une sensation enivrante et c’est précisément pour cette raison qu’il est très difficile de s’arrêter exactement au point de départ. Il en va de même pour les objets.
Toupies, gyroscopes, spins magnétiques et, plus récemment, qubits (c’est-à-dire des bits quantiques) dans les ordinateurs quantiques : il existe de nombreux objets rotatifs dans le monde. Si vous pouvez facilement arrêter une toupie avec votre doigt, même si ce n’est jamais à l’endroit où vous l’avez lancée, il existe des systèmes rotatifs très complexes qui, une fois lancés, semblent impossibles à ramener à leur point de départ précis, comme les noyaux atomiques de notre corps.
Une équipe de mathématiciens a découvert qu’il existe un « bouton de réinitialisation » caché pour annuler la rotation.
Comment interrompre la rotation
Deux chercheurs exceptionnels ont réussi à démontrer que les rotations, malgré leur apparente complexité, cachent un ordre secret. Comment ? La recette est simple : il suffit de rééchelonner la force motrice, c’est-à-dire la force qui est appliquée dans le but de produire ou de favoriser le mouvement d’un corps, et de l’appliquer deux fois.
Une fois n’est jamais suffisante, mais deux fois garantit un retour exact au point de départ. Soumis à ce champ de force doublé et réajusté, le spin – ou le qubit, ou tout autre rotor – revient immanquablement à son point de départ.
Pourquoi cette découverte est-elle importante ?
De la stabilisation des satellites au décodage des scanners cérébraux, de l’imagerie par résonance magnétique nucléaire à l’informatique quantique, nous demandons constamment aux rotateurs d’exécuter des danses complexes.
Cette découverte nous offre la « tranquillité d’esprit » de savoir qu’il est possible de revenir en arrière. Il existe un bouton de réinitialisation parfait qui peut annuler la rotation de presque tous les objets.