ABOUT THE SPEAKER
Aaron O'Connell - Physicist
Aaron O'Connell is the first person to experimentally induce and measure quantum effects in the motion of a humanmade object, bridging the quantum and classical worlds.

Why you should listen

Growing up reading philosophy, playing guitar, and generally not thinking about science, Aaron O’Connell never expected to revolutionize the world of physics. But an inspiring stuffed-monkey-shot-from-a-cannon demonstration and a series of positive research experiences as an undergraduate propelled him to graduate school at UCSB.

While there, in an experiment remarkable both for its conceptual simplicity and technical difficulty, O’Connell was the first person to measure quantum effects in an object large enough to see with the naked eye. Named Breakthrough of the year by Science Magazine, the experiment shattered the previous record for the largest quantum object, showing decisively that there is no hard line between the quantum and everyday worlds.

More profile about the speaker
Aaron O'Connell | Speaker | TED.com
TED2011

Aaron O'Connell: Making sense of a visible quantum object

Aaron O'Connell: Donner un sens à un objet quantique visible

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Les physiciens sont habitués à l'idée que les particules subatomiques se comportent selon les règles étranges de la mécanique quantique, complètement différente des objets de taille humaine. Dans une expérience révolutionnaire, Aaron O'Connell a troublé cette distinction en créant un objet qui est visible à l'oeil nu, mais qui s'avère être à deux endroits en même temps. Dans cet exposé, il évoque une interprétation fascinante du résultat.
- Physicist
Aaron O'Connell is the first person to experimentally induce and measure quantum effects in the motion of a humanmade object, bridging the quantum and classical worlds. Full bio

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This is a representationreprésentation of your braincerveau,
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Ceci est une représentation de votre cerveau.
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and your braincerveau can be brokencassé into two partsles pièces.
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Et votre cerveau peut être séparé en deux parties.
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There's the left halfmoitié, whichlequel is the logicallogique sidecôté,
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Il y a la moitié gauche, qui est la partie logique,
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and then the right halfmoitié,
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et la moitié droite,
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whichlequel is the intuitiveintuitif.
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qui est celle de l'intuition.
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And so if we had a scaleéchelle to measuremesure the aptitudeaptitude of eachchaque hemispherehémisphère,
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Ainsi, si nous disposions d'une échelle pour mesurer l'aptitude de chaque hémisphère,
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then we can plotterrain our braincerveau.
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alors nous pourrions représenter notre cerveau.
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And for exampleExemple, this would be somebodyquelqu'un who'squi est completelycomplètement logicallogique.
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Par exemple, ce serait une personne entièrement logique.
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This would be someoneQuelqu'un who'squi est entirelyentièrement intuitiveintuitif.
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Ce serait une personne entièrement intuitive.
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So where would you put your braincerveau on this scaleéchelle?
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Alors, où placeriez-vous votre cerveau sur l'échelle?
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Some of us maymai have opteda opté for one of these extremesextrêmes,
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Certains d'entre nous ont opté pour l'un de ces cas extrêmes,
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but I think for mostles plus people in the audiencepublic,
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mais je pense que pour la majorité du public,
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your braincerveau is something like this --
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votre cerveau ressemble à ça --
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with a highhaute aptitudeaptitude in bothtous les deux hemisphereshémisphères at the sameMême time.
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avec une grande aptitude pour les deux hémisphères en même temps.
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It's not like they're mutuallymutuellement exclusiveexclusif or anything.
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Ce n'est pas comme si elles étaient mutuellement exclusives, ni rien.
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You can be logicallogique and intuitiveintuitif.
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Vous pouvez être logique et intuitif.
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And so I considerconsidérer myselfmoi même one of these people,
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Et je me considère parmi ces personnes,
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alongle long de with mostles plus of the other experimentalexpérimental quantumquantum physicistsphysiciens,
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comme la plupart des autres physiciens quantiques expérimentaux,
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who need a good dealtraiter of logiclogique
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nous avons besoin d'une grande partie de logique
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to stringchaîne togetherensemble these complexcomplexe ideasidées.
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pour assembler ces idées complexes.
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But at the sameMême time, we need a good dealtraiter of intuitionintuition
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Mais en même temps, nous avons besoin d'une grande part d'intuition
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to actuallyréellement make the experimentsexpériences work.
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pour faire fonctionner les expériences.
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How do we developdévelopper this intuitionintuition? Well we like to playjouer with stuffdes trucs.
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Comment développons-nous cette intuition? Et bien, nous aimons jouer avec des trucs.
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So we go out and playjouer with it, and then we see how it actsactes,
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Ainsi, nous sortons et jouons avec, et ensuite, nous regardons comment cela se comporte.
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and then we developdévelopper our intuitionintuition from there.
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Et ensuite, nous développons notre intuition à partir de ça.
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And really you do the sameMême thing.
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Et en fait, vous faites la même chose.
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So some intuitionintuition
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Ainsi, une certaine intuition
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that you maymai have developeddéveloppé over the yearsannées
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que vous devez avoir développé au fil des années
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is that one thing is only in one placeendroit at a time.
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71000
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est qu'une même chose est à un seul et même endroit à la fois.
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I mean, it can sounddu son weirdbizarre to think about
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Je veux dire, cela pourrait paraître étrange de penser à
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one thing beingétant in two differentdifférent placesdes endroits at the sameMême time,
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une même chose à deux endroits différents au même moment,
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but you weren'tn'étaient pas bornnée with this notionnotion, you developeddéveloppé it.
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mais vous n'êtes pas nés avec cette idée, vous l'avez développée.
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And I rememberrappelles toi watchingen train de regarder a kidenfant playingen jouant on a carvoiture stop.
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85000
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Et je me souviens d'un enfant jouant sur une butée de parking.
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He was just a toddlerenfant en bas âge and he wasn'tn'était pas very good at it, and he keptconservé fallingchute over.
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88000
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C'était juste un bambin et il n'était pas très doué, il ne cessait de tomber.
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But I betpari playingen jouant with this carvoiture stop taughtenseigné him a really valuablede valeur lessonleçon,
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91000
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Mais je parie que jouer avec cette butée lui a donné une bonne leçon,
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and that's that largegrand things don't let you get right pastpassé them,
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94000
4000
et ces ainsi que de grandes choses ne vous laissent pas juste passer,
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and that they stayrester in one placeendroit.
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98000
3000
et qu'elles restent à un seul et même endroit.
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And so this is a great conceptualconceptuel modelmaquette to have of the worldmonde,
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101000
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Et ainsi, c'est un modèle conceptuel génial du monde,
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unlesssauf si you're a particleparticule physicistphysicien.
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104000
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du moment que vous n'êtes pas un physicien particulaire.
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It'dIl serait be a terribleterrible modelmaquette for a particleparticule physicistphysicien,
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106000
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C'est un modèle terrible pour un physicien particulaire,
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because they don't playjouer with carvoiture stopsarrêts,
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108000
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car ils ne jouent pas avec des stops,
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they playjouer with these little weirdbizarre particlesdes particules.
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110000
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ils jouent avec de petites particules étranges.
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And when they playjouer with theirleur particlesdes particules,
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113000
2000
Et lorsqu'ils jouent avec leurs particules,
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they find they do all sortssortes of really weirdbizarre things --
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115000
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ils découvrent qu'elles font toute sorte de choses très étranges --
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like they can flymouche right throughpar wallsdes murs,
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117000
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comme voler à travers les murs,
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or they can be in two differentdifférent placesdes endroits at the sameMême time.
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120000
4000
ou être à deux endroits en même temps.
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And so they wrotea écrit down all these observationsobservations,
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124000
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Et ils notent ainsi toutes leurs observations,
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and they calledappelé it the theorythéorie of quantumquantum mechanicsmécanique.
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127000
4000
et ils appellent ça la théorie de la mécanique quantique.
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And so that's where physicsla physique was at a fewpeu yearsannées agodepuis;
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3000
Et c'est là qu'en était la physique il y a quelques années;
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you needednécessaire quantumquantum mechanicsmécanique
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134000
2000
vous aviez besoin de la mécanique quantique
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to describedécrire little, tinyminuscule particlesdes particules.
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136000
2000
pour décrire de petites, minuscules particules.
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But you didn't need it
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Mais vous n'en aviez pas besoin
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to describedécrire the largegrand, everydaytous les jours objectsobjets around us.
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140000
4000
pour décrire les grands objets du quotidien qui nous entourent.
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This didn't really sitasseoir well with my intuitionintuition,
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144000
3000
Cela ne s'accordait pas vraiment avec mon intuition,
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and maybe it's just because I don't playjouer with particlesdes particules very oftensouvent.
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147000
3000
et c'est peut-être simplement parce que je ne joue pas très souvent avec des particules.
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Well, I playjouer with them sometimesparfois,
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150000
2000
Enfin, je joue avec parfois,
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but not very oftensouvent.
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152000
2000
mais pas très souvent.
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And I've never seenvu them.
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154000
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Et je ne les ai jamais vues.
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I mean, nobody'spersonne n' est ever seenvu a particleparticule.
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3000
Je veux dire, personne n'as jamais vu une particule.
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But it didn't sitasseoir well with my logicallogique sidecôté eithernon plus.
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Mais cela ne satisfaisait pas vraiment mon côté logique non plus.
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Because if everything is madefabriqué up of little particlesdes particules
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Parce que si tout est constitué de petites particules
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and all the little particlesdes particules
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et que toutes les petites particules
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followsuivre quantumquantum mechanicsmécanique,
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167000
2000
suivent les lois de la mécanique quantique,
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then shouldn'tne devrait pas everything just followsuivre quantumquantum mechanicsmécanique?
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169000
3000
alors tout ne devrait-il pas simplement suivre les lois de la mécanique quantique?
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I don't see any reasonraison why it shouldn'tne devrait pas.
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Je ne vois aucune raison pour que ça marche autrement.
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And so I'd feel a lot better about the wholeentier thing
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Et alors je me sentirais beaucoup mieux avec tout ça
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if we could somehowen quelque sorte showmontrer
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si nous pouvions démontrer d'une façon ou d'une autre
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that an everydaytous les jours objectobjet
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qu'un objet ordinaire
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alsoaussi followssuit quantumquantum mechanicsmécanique.
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2000
suit également les lois de la mécanique quantique.
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So a fewpeu yearsannées agodepuis, I setensemble off to do just that.
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185000
3000
Ainsi, il y a quelques années, je me suis lancé là-dedans.
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So I madefabriqué one.
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188000
3000
Donc j'en ai fabriqué un.
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This is the first objectobjet
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191000
2000
C'est le premier objet
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that you can see
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193000
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que vous pouvez voir
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that has been in a mechanicalmécanique quantumquantum superpositionsuperposition.
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195000
3000
à être dans une superposition de mécanique quantique.
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So what we're looking at here
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198000
2000
Ainsi, ce que nous regardons ici
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is a tinyminuscule computerordinateur chippuce.
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200000
2000
est un petit micro-processeur.
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And you can sortTrier of see this greenvert dotpoint right in the middlemilieu.
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202000
3000
Et vous pouvez voir cette espèce de point vert au centre.
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And that's this piecepièce of metalmétal I'm going to be talkingparlant about in a minuteminute.
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205000
3000
Et c'est de cette pièce de métal dont je vais parler dans une minute.
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This is a photographphotographier of the objectobjet.
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208000
2000
Voici une photographie de l'objet.
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And here I'll zoomZoom in a little bitbit. We're looking right there in the centercentre.
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210000
3000
Je vais agrandir un peu. Nous regardons juste ici au centre
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And then here'svoici a really, really biggros close-upfermer of the little piecepièce of metalmétal.
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213000
3000
Et là, c'est un plan très très rapproché de la petite pièce métallique.
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So what we're looking at is a little chunktronçon of metalmétal,
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216000
2000
Ce que nous regardons est un petit morceau de métal,
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and it's shapeden forme de like a divingplongée sous-marine boardplanche, and it's stickingcollage out over a ledgerebord.
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218000
3000
en forme de plongeoir, tenu sur le bord.
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And so I madefabriqué this thing
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221000
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Et donc, j'ai fabriqué ce truc
03:58
in nearlypresque the sameMême way as you make a computerordinateur chippuce.
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presque de la même façon que vous fabriquez un micro-processeur.
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I wentest allé into a cleannettoyer roomchambre with a freshFrais siliconsilicium wafertranche,
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3000
Je suis allé dans une salle blanche avec un disque de silicone neuf,
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and then I just crankedcoudé away at all the biggros machinesmachines for about 100 hoursheures.
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228000
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et ensuite, j'ai juste lancé toutes les grosses machines pour environ 100 heures.
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For the last stuffdes trucs, I had to buildconstruire my ownposséder machinemachine --
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231000
2000
Pour le dernier truc, j'ai du construire ma propre machine --
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to make this swimmingla natation pool-shapeden forme de piscine holetrou
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233000
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pour faire ce trou en forme de piscine
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underneathsous the devicedispositif.
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2000
sous l'appareil.
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This devicedispositif has the abilitycapacité
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238000
2000
Cet appareil est capable
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to be in a quantumquantum superpositionsuperposition,
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240000
2000
d'être dans une superposition quantique,
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but it needsBesoins a little help to do it.
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242000
2000
mais il a besoin d'un peu d'aide pour faire ça.
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Here, let me give you an analogyanalogie.
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244000
2000
Maintenant, laissez-moi vous donner une analogie.
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You know how uncomfortableinconfortable it is to be in a crowdedbondé elevatorascenseur?
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246000
3000
Vous savez à quel point il est inconfortable de se trouvé dans un ascenseur bondé.
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I mean, when I'm in an elevatorascenseur all aloneseul, I do all sortssortes of weirdbizarre things,
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249000
3000
Je veux dire, quand je suis tout seul dans un ascenseur, je fais toutes sortes de choses bizarres,
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but then other people get on boardplanche
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252000
2000
mais ensuite d'autres gens montent
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and I stop doing those things
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254000
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et j'arrête de faire ces choses,
04:31
because I don't want to botherpas la peine them,
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256000
2000
parce que je ne veux pas les embêter,
04:33
or, franklyfranchement, scareeffrayer them.
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258000
3000
ou, carrément, les effrayer.
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So quantumquantum mechanicsmécanique saysdit
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261000
2000
Ainsi, la mécanique quantique dit
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that inanimateinanimé objectsobjets feel the sameMême way.
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263000
3000
que les objets inanimés se comportent de la même façon.
04:41
The fellowcompagnon passengerspassagers for inanimateinanimé objectsobjets
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266000
2000
Les compagnons de voyages pour les objets inanimés
04:43
are not just people,
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268000
2000
ne sont pas de simples personnes,
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but it's alsoaussi the lightlumière shiningbrillant on it
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270000
2000
mais ce sont aussi la lumière qui brille sur eux
04:47
and the windvent blowingsouffler pastpassé it and the heatchaleur of the roomchambre.
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272000
3000
et le vent soufflant sur eux et la chaleur de la pièce.
04:50
And so we knewa connu, if we wanted to see
106
275000
2000
Et alors nous savions que si nous voulions voir
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this piecepièce of metalmétal behavese comporter quantumquantum mechanicallymécaniquement,
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277000
3000
ce morceau de métal se comporter selon les lois de la mécanique quantique,
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we're going to have to kickdonner un coup out all the other passengerspassagers.
108
280000
2000
nous allions avoir à éjecter tous les autres passagers.
04:57
And so that's what we did.
109
282000
2000
Et alors, c'est ce que nous avons fait.
04:59
We turnedtourné off the lightslumières,
110
284000
2000
Nous avons éteint la lumière,
05:01
and then we put it in a vacuumvide and suckedaspiré out all the airair,
111
286000
2000
et ensuite nous l'avons placé sous vide,
05:03
and then we cooledrefroidi par it down
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288000
2000
et ensuite nous l'avons refroidi
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to just a fractionfraction of a degreedegré aboveau dessus absoluteabsolu zerozéro.
113
290000
2000
à juste une fraction de degré sous le zéro absolu.
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Now, all aloneseul in the elevatorascenseur,
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292000
2000
Maintenant, tout seul dans l'ascenseur,
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the little chunktronçon of metalmétal is freegratuit to actacte howevertoutefois it wanted.
115
294000
2000
le petit morceau de métal est libre d'agir comme il l'entend.
05:11
And so we measuredmesuré its motionmouvement.
116
296000
2000
Et nous mesurons alors son mouvement.
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We founda trouvé it was movingen mouvement in really weirdbizarre waysfaçons.
117
298000
2000
Nous avons trouvé qu'il bougeait de façon très étrange.
05:15
InsteadAu lieu de cela of just sittingséance perfectlyà la perfection still, it was vibratingvibrant,
118
300000
3000
Au lieu de rester parfaitement immobile, il vibrait.
05:18
and the way it was vibratingvibrant was breathingrespiration something like this --
119
303000
3000
Et la façon dont il vibrait ressemblait à une respiration, un peu comme ça --
05:21
like expandingexpansion and contractingcontracter bellowssoufflet.
120
306000
2000
comme s'il inspirait et expirait.
05:23
And by givingdonnant it a gentledoux nudgecoup de pouce,
121
308000
2000
Et en lui donnant un petit coût de pouce,
05:25
we were ablecapable to make it bothtous les deux vibratevibrer
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310000
2000
nous étions capable de le faire à la fois vibrer
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and not vibratevibrer
123
312000
2000
et ne pas vibrer
05:29
at the sameMême time --
124
314000
2000
en même temps --
05:31
something that's only allowedpermis with quantumquantum mechanicsmécanique.
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316000
3000
quelque chose qui n'est autorisé que par la mécanique quantique.
05:34
So what I'm tellingrécit you here is something trulyvraiment fantasticfantastique.
126
319000
3000
Donc, ce que je suis entrain de vous raconter ici est réellement fantastique.
05:37
What does it mean for one thing
127
322000
2000
Qu'est-ce que cela signifie pour une chose
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to be bothtous les deux vibratingvibrant and not vibratingvibrant
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324000
2000
d'à la fois vibrer et ne pas vibrer
05:41
at the sameMême time?
129
326000
2000
en même temps?
05:43
So let's think about the atomsatomes.
130
328000
2000
Alors, pensons aux atomes.
05:45
So in one caseCas:
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330000
2000
Ainsi, un cas:
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all the trillionsbillions of atomsatomes that make up that chunktronçon of metalmétal
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332000
3000
l'ensemble des trillions d'atomes composant ce morceau de métal
05:50
are sittingséance still
133
335000
2000
restent immobiles
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and at the sameMême time those sameMême atomsatomes
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337000
2000
et en même temps, ces mêmes atomes
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are movingen mouvement up and down.
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339000
2000
se déplacent de haut en bas.
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Now it's only at preciseprécis timesfois when they alignaligner.
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341000
3000
Maintenant, c'est seulement à des moments précis qu'ils s'alignent.
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The restdu repos of the time they're delocalizeddélocalisée.
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344000
2000
Le reste du temps, ils sont décalés.
06:01
That meansveux dire that everychaque atomatome
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346000
2000
Cela signifie que chaque atome
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is in two differentdifférent placesdes endroits at the sameMême time,
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348000
2000
est à deux endroits différents au même instant,
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whichlequel in turntour meansveux dire the entiretout chunktronçon of metalmétal
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350000
3000
ce qui, par conséquent, signifie que le morceau de métal entier
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is in two differentdifférent placesdes endroits.
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353000
2000
est à deux endroits différents.
06:10
I think this is really coolcool.
142
355000
2000
Je pense que c'est vraiment sympa.
06:12
(LaughterRires)
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357000
2000
(Rire)
06:14
Really.
144
359000
2000
Vraiment.
06:16
(ApplauseApplaudissements)
145
361000
3000
(Applaudissements)
06:19
It was worthvaut lockingde verrouillage myselfmoi même in a cleannettoyer roomchambre to do this for all those yearsannées
146
364000
5000
Ca en valait la peine de m'enfermer dans une pièce blanche pour faire ça pendant toutes ces années.
06:24
because, checkvérifier this out,
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369000
2000
Parce que, en fin de compte,
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the differencedifférence in scaleéchelle
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371000
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la différence d'échèle
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betweenentre a singleunique atomatome and that chunktronçon of metalmétal
149
373000
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entre un atome isolé et ce morceau de métal
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is about the sameMême as the differencedifférence
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375000
2000
est équivalent à la différence
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betweenentre that chunktronçon of metalmétal and you.
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377000
2000
entre ce morceau de métal et vous.
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So if a singleunique atomatome can be in two differentdifférent placesdes endroits at the sameMême time,
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379000
3000
Alors, si un atome isolé peut être à deux endroits en même temps,
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that chunktronçon of metalmétal can be in two differentdifférent placesdes endroits,
153
382000
3000
ce morceau de métal peut être à deux endroits différents,
06:40
then why not you?
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385000
2000
alors pourquoi pas vous?
06:42
I mean, this is just my logicallogique sidecôté talkingparlant.
155
387000
3000
Je veux dire, c'est juste mon côté logique qui parle.
06:46
So imagineimaginer if you're in multipleplusieurs placesdes endroits at the sameMême time,
156
391000
4000
Donc, imaginez si vous étiez dans plusieurs endroits en même temps,
06:50
what would that be like?
157
395000
3000
a quoi cela ressemblerait-il?
06:53
How would your consciousnessconscience
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398000
2000
Comment votre conscience
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handlemanipuler your bodycorps beingétant delocalizeddélocalisée in spaceespace?
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400000
4000
pourrait gérer le fait que votre corps soit séparé dans l'espace?
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There's one more partpartie to the storyrécit.
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404000
2000
Il y a une partie supplémentaire à l'histoire.
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It's when we warmedréchauffé it up,
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406000
2000
C'est quand nous le chauffons,
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and we turnedtourné on the lightslumières and lookedregardé insideà l'intérieur the boxboîte,
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408000
3000
et que nous allumons les lumières et regardons à l'intérieur de la boîte,
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we saw that the piecepièce metalmétal was still there in one piecepièce.
163
411000
4000
nous voyons que le morceau de métal est toujours là en un seul morceau.
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And so I had to developdévelopper this newNouveau intuitionintuition,
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415000
3000
Ainsi, j'ai du développer cette nouvelle intuition,
07:13
that it seemssemble like all the objectsobjets in the elevatorascenseur
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418000
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qui suppose que tous les objets dans l'ascenseur
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are really just quantumquantum objectsobjets
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421000
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sont en réalité de simples objets quantiques
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just crammedentassé into a tinyminuscule spaceespace.
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423000
2000
entassés dans un petit espace.
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You hearentendre a lot of talk
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425000
2000
Vous avez entendu beaucoup d'exposés
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about how quantumquantum mechanicsmécanique saysdit that everything is all interconnectedinterconnecté.
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427000
3000
sur la mécanique quantique qui disent que tout est interconnecté.
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Well, that's not quiteassez right.
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430000
2000
Et bien, ce n'est pas tout à fait vrai;
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It's more than that; it's deeperPlus profond.
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3000
c'est plus que ça, plus profond.
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It's that those connectionsles liaisons,
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435000
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C'est que ces connections,
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your connectionsles liaisons to all the things around you,
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vos connections avec tout ce qui vous entoure,
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literallyLittéralement definedéfinir who you are,
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définissent littéralement qui vous êtes.
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and that's the profoundprofond weirdnessétrangeté of quantumquantum mechanicsmécanique.
175
443000
3000
Et c'est là toute l'étrangeté de la mécanique quantique.
07:41
Thank you.
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446000
2000
Merci.
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(ApplauseApplaudissements)
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2000
(Applaudissements)
Translated by Nicolas Haguet
Reviewed by Timothée Parrique

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ABOUT THE SPEAKER
Aaron O'Connell - Physicist
Aaron O'Connell is the first person to experimentally induce and measure quantum effects in the motion of a humanmade object, bridging the quantum and classical worlds.

Why you should listen

Growing up reading philosophy, playing guitar, and generally not thinking about science, Aaron O’Connell never expected to revolutionize the world of physics. But an inspiring stuffed-monkey-shot-from-a-cannon demonstration and a series of positive research experiences as an undergraduate propelled him to graduate school at UCSB.

While there, in an experiment remarkable both for its conceptual simplicity and technical difficulty, O’Connell was the first person to measure quantum effects in an object large enough to see with the naked eye. Named Breakthrough of the year by Science Magazine, the experiment shattered the previous record for the largest quantum object, showing decisively that there is no hard line between the quantum and everyday worlds.

More profile about the speaker
Aaron O'Connell | Speaker | TED.com