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Cette nouvelle et étrange phase de la matière semble occuper deux dimensions temporelles

Ces travaux ouvrent la voie au développement de systèmes de stockage d'informations quantiques nettement plus fiables

phase matière deux dimensions
— BAIVECTOR / Shutterstock.com

Des recherches menées par une équipe de scientifiques nord-américains ont conduit à la création d’une toute nouvelle phase de la matière semblant comporter une dimension temporelle supplémentaire.

Une « nouvelle dimension »

Récemment décrite dans la revue Nature, l’expérience n’avait pas pour but d’ouvrir un portail vers une dimension temporelle, mais de créer une nouvelle phase topologique de la matière quantique, définie par les mouvements dynamiques de ses constituants, plutôt que par leurs arrangements statiques. Visant à obtenir ladite phase sans recourir à des températures extrêmes, le procédé mis au point par l’équipe a entraîné la création d’une nouvelle dimension temporelle.

« La description mathématique de cette phase inhabituelle impliquant une dimension temporelle théorique supplémentaire, l’observer dans une expérience concrète était assez excitant », explique Philipp Dumitrescu, chercheur au Flatiron Institute de New York et auteur principal de la nouvelle étude.

Ces travaux ont impliqué des qubits, unités de base des ordinateurs quantiques qui, contrairement à leurs homologues binaires classiques (0 ou 1), peuvent exister dans une superposition de ces deux états et sont par conséquent nettement plus sensibles aux perturbations extérieures. La nouvelle phase de la matière étant obtenue en bombardant ces bits quantiques d’impulsions laser « quasi rythmiques », ordonnées mais non répétitives, basées sur la séquence de Fibonacci.

phase matière deux dimensions
— tunnelmotions / Shutterstock.com

« La séquence de Fibonacci est une séquence qui ne se répète pas mais qui n’est pas non plus totalement aléatoire », détaille Andrew Potter, physicien quantique à l’université de Colombie-Britannique et co-auteur de l’étude. « Ce qui nous permet effectivement de créer deux dimensions temporelles indépendantes au sein d’un même système. »

Améliorer la stabilité des ordinateurs quantiques

Bien que l’effet n’ait duré qu’une poignée de secondes, les chercheurs affirment qu’il s’agit d’une avancée significative. Selon eux, ces deux « dimensions temporelles » simultanées permettraient d’annuler les erreurs liées aux interactions des qubits avec leur environnement, rendant en quelque sorte ces derniers plus stables.

De tels résultats ouvrent notamment la voie au développement de systèmes de stockage d’informations quantiques nettement plus fiables.

« L’utilisation par l’approche d’une dimension temporelle ‘supplémentaire’ est une façon complètement différente de penser les phases de la matière. Nous avons cette application directe et alléchante, mais nous devons trouver un moyen de l’intégrer dans les calculs », souligne Dumitrescu. « C’est un problème ouvert sur lequel nous travaillons. »

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