Des cristaux temporels couplés pour la première fois

Une équipe internationale de chercheurs a annoncé avoir réussi à combiner deux cristaux temporels. Une percée ouvrant de nouvelles voies pour le développement d’ordinateurs quantiques.

Exploiter la mécanique quantique pour rendre l’impossible possible

La possibilité de construire une machine à mouvement perpétuel, continuant à fonctionner sans apport d’énergie extérieur, constitue une hypothèse scientifique célèbre. Afin de rendre l’impossible possible, les chercheurs se tournent vers le monde étrange de la mécanique quantique, les lois régissant l’infiniment petit.

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Phase étrange de la matière, les cristaux temporels ont été initialement théorisés en 2012 par le lauréat du prix Nobel Frank Wilczek. Obtenus pour la première fois en laboratoire en 2016, ceux-ci ont récemment pu être créés à température ambiante.

Alors que les atomes composant leurs homologues ordinaires (comme le quartz ou le diamant) sont organisés sous forme de grille tridimensionnelle fixe, avec des motifs cristallins se répétant uniquement dans l’espace, l’état de ces particules oscille périodiquement dans les cristaux temporels, dont la structure se répète par conséquent à la fois dans l’espace et le temps. Ce qui se traduit par un mouvement perpétuel.

Dans le cadre de travaux détaillés dans la revue Nature Communications, des chercheurs britanniques, russes et finlandais sont parvenus à coupler pour la première fois deux cristaux temporels constitués de quasi-particules appelées « magnons », formant un seul système macroscopique à deux niveaux.

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Un système macroscopique à deux niveaux

Spatialement distincts, les deux cristaux temporels ont été créés sous forme de condensats de Bose-Einstein. Ces groupes de particules se comportent essentiellement comme un seul et unique atome à ultra-basse température, rendant les effets quantiques étranges visibles à l’échelle macro.

Dans ce cas, les chercheurs ont refroidi de l’hélium-3 (un isotope rare de l’hélium auquel il manque un neutron) à -273,15 °C, soit un dix-millième de degré seulement au-dessus du zéro absolu. À cette température, l’hélium-3 forme un superfluide, c’est-à-dire un liquide dont la viscosité est nulle. Les deux cristaux ont ensuite été réunis afin qu’ils puissent interagir.

Un système à deux niveaux constituant l’élément de base d’un ordinateur quantique, les auteurs de l’étude estiment que ces nouveaux travaux permettent d’envisager l’utilisation de ces étranges cristaux en tant que bits quantiques, ou qubits.

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