Des physiciens de l’université du Sussex, dirigés par Winfried Hensinger, ont trouvé le moyen – aussi paradoxal soit-il – d’utiliser des micro-ondes pour geler des atomes. Ils ont réussi à les refroidir à -273,15 °C, au « zéro absolu », soit la température la plus basse qui puisse exister et qu’il est physiquement impossible d’atteindre. SooCurious vous invite à en apprendre davantage sur cette prouesse scientifique remarquable.
Des physiciens ont dernièrement eu l’idée d’utiliser les micro-ondes pour refroidir les atomes et leur tentative a été couronnée de succès, ils ont en effet réussi à les refroidir d’un millionième de degré du zéro absolu. L’équipe de scientifiques dirigée par Winfried Hensinger a fait publier les résultats dans le magazine « Physical Review Letters ». Cette technique permettra de simplifier la construction des appareils de technologie quantique soit des capteurs quantiques puissants, des ordinateurs quantiques ultra-rapides, et des horloges quantiques.
Le refroidissement au laser
Le refroidissement des atomes peut se faire avec des lasers, il s’agit d’un processus connu sous le nom de refroidissement laser. Il profite d’une des propriétés des atomes appelée « bande interdite », c’est la quantité d’énergie qu’il faut pour exciter un électron afin qu’il se hisse jusqu’à un niveau supérieur. La valeur de la bande interdite a une longueur d’onde correspondant exactement à l’énergie qu’il faut pour faire sauter l’électron d’un niveau.
Mais lorsque l’on fait briller la lumière d’un laser avec un niveau d’énergie plus bas que la « bande interdite » sur l’atome, celui-ci ne perd pas pour autant l’occasion d’exciter un électron, il utilise donc un peu de sa propre chaleur pour pousser l’électron au niveau suivant. Lorsque l’électron tombe de ce niveau supérieur à un niveau d’électrons inférieur, il libère toute son énergie supplémentaire : l’énergie de la lumière entrant et l’énergie que l’atome lui a donné. L’atome se retrouve donc avec moins d’énergie que lorsqu’il a commencé, ce qui le refroidit donc efficacement.
L’idée du refroidissement laser associé aux micro-ondes
Ce que le professeur Hensinger a fait, c’est de prendre l’idée du refroidissement laser en utilisant des micro-ondes à la place. En faisant cela, l’équipe a créé une technique de refroidissement beaucoup plus simple. Ce n’est pas la première fois que les micro-ondes sont utilisées pour refroidir des objets au lieu de les chauffer, mais c’est la température la plus froide jamais atteinte jusqu’ici. C’est un pas de plus vers la création de la technologie de l’informatique quantique, un domaine à la fois complexe et fastidieux, à tel point que chaque avancée est une vraie révolution. Dans le domaine de la physique quantique il est nécessaire que les ordinateurs quantiques soient à la température la plus basse possible, car il y a des molécules individuelles qui contiennent des données de traitement et elles doivent être parfaitement immobiles sinon toutes les données sont perdues.
D’ordinaire, les ordinateurs fonctionnent en mode binaire – un défilement de 1 et de 0. Oui ou non. Cependant, un ordinateur quantique tire parti des propriétés ondulatoires de particules : elles peuvent être à la fois 1 et 0 en même temps. Certains ordinateurs ont besoin de cette capacité, mais cela pourrait être extrêmement utile pour résoudre des problèmes que les ordinateurs ne peuvent pas résoudre pour l’instant. Il est donc très important de pouvoir congeler les atomes au zéro absolu de manière simple. « En plus de trouver un moyen facile de créer des atomes avec l’énergie du point zéro, nous avons également réussi à mettre l’atome dans un état où il est à la fois en mouvement et immobile dans le même temps », explique le professeur Hensinger. « L’utilisation de longue longueur d’onde à rayonnement à la place de la technologie laser peut considérablement simplifier la construction des dispositifs pratiques de la technologie quantique, ce qui nous permet de construire des dispositifs réels beaucoup plus rapides », a-t-il ajouté.
Ce nouveau procédé développé par le professeur Hensinger et son équipe est une avancée majeure dans le domaine de la physique quantique. Cette découverte pourrait entre autres permettre de créer un ordinateur qui sera à la fois plus puissant mais aussi plus rapide pour le traitement des données. À la rédaction, nous sommes impatients de voir cela se réaliser. Saviez-vous que les micro-ondes étaient capables de refroidir leurs contenus ou pensiez-vous qu’ils ne servaient qu’à chauffer ?
