Image d’illustration — Gorodenkoff / Shutterstock.com

Décrivant le comportement de l’Univers à la plus petite des échelles, la mécanique quantique est un domaine fascinant. Récemment, des chercheurs sont parvenus à créer les premières « parois de domaine » en laboratoire.

Une première

Lorsque certaines conditions sont réunies, des groupes d’atomes stockés à des températures proches du zéro absolu (appelés condensats de Bose-Einstein) peuvent former des domaines, dont les jonctions sont appelées parois ou murs. Si de telles interfaces avaient été précédemment entraperçues dans des matériaux quantiques, jusqu’à présent, il n’existait pas de méthode fiable pour les générer à volonté et ainsi les étudier plus étroitement.

Décrite dans la revue Nature, cette première réalisée par Kai-Xuan Yao et ses collègues de l’université de Chicago a montré qu’il s’agissait de « phénomènes émergents » : des objets quantiques semblant être régis par un ensemble de lois physiques différent de celui que suivent les particules qui les composent.

« Nous pourrions les comparer aux dunes dans le désert », expliquent les chercheurs. « Bien qu’elles soient composées de grains de sable individuels, elles possèdent un comportement distinct. »

Paroi de domaine (ligne plus claire) séparant deux groupes d’atomes

Des expériences impliquant des champs électriques ont notamment montré que, contrairement aux atomes individuels qui suivaient la direction dans laquelle ces derniers étaient appliqués, les parois de domaine se déplaçaient vers la gauche lorsqu’elles étaient poussées vers la droite.

D’importantes implications

Selon les auteurs de l’étude, l’approfondissement de ces travaux pourrait contribuer à faire la lumière sur l’ensemble de lois décrivant les phénomènes émergents dans les matériaux ainsi que l’Univers primitif (qui, dans ce dernier cas, ont probablement permis aux premières particules de s’agglutiner pour former des galaxies, des étoiles et des planètes), et également permettre la mise au point de nouvelles technologies quantiques.

« Si la prochaine étape consistera à découvrir comment les contrôler, nous pourrions exploiter ces parois de domaine afin de fabriquer des matériaux programmables, des processeurs, ou stocker plus efficacement les données quantiques », conclut Cheng Chin, co-auteur de l’étude.

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