Le baseball atomique ? Les scientifiques jouent au ballon avec un seul atome dans une nouvelle étude


Lancer et attraper des atomes pourrait contribuer au développement d’ordinateurs quantiques de pointe.

Les scientifiques ont utilisé deux pièges optiques pour lancer et attraper des atomes individuels. Jaewook Ahn, Korea Advanced Institute of Science and Technology

Pour la première fois, des scientifiques ont montré qu’ils pouvaient lancer et attraper des atomes individuels à l’aide de la lumière.

Les chercheurs ont franchi cette étape impressionnante en utilisant des pièges optiques, qui font appel à un faisceau laser très focalisé capable de manipuler des objets minuscules.

Leur expérience pourrait contribuer à la construction de la prochaine génération d’ordinateurs quantiques.

Une expérience d’atomes volants

En première mondiale, le groupe de scientifiques a libéré un atome d’un piège optique et l’a attrapé dans un autre piège.

“Les atomes volant librement se déplacent d’un endroit à l’autre sans être retenus par le piège optique ni interagir avec lui”, a expliqué Jaewook Ahn, membre de l’équipe de recherche de l’Institut coréen des sciences et technologies avancées, dans un communiqué de presse. “En d’autres termes, l’atome est lancé et attrapé entre les deux pièges optiques, un peu comme la balle voyage entre le lanceur et le receveur dans un match de baseball.”

Les chercheurs, qui ont publié leurs résultats dans un nouvel article de la revue Optica, expliquent en détail comment ils ont lancé des atomes de rubidium refroidis sur une distance de 4,2 micromètres et à une vitesse pouvant atteindre 65 centimètres par seconde.

Ces nouvelles recherches pourraient contribuer au développement des ordinateurs quantiques, qui utilisent les bizarreries de la physique quantique, notamment la superposition, pour résoudre des problèmes qui nécessiteraient des milliers d’années aux ordinateurs classiques.

“Ces types d’atomes volants pourraient permettre un nouveau type d’informatique quantique dynamique en permettant de modifier plus librement l’emplacement relatif des qubits (l’équivalent quantique des bits binaires)”, a expliqué M. Ahn.

“Cela pourrait également être utilisé pour créer des collisions entre des atomes individuels, ce qui ouvrirait un nouveau domaine de chimie atome par atome.”

La course à la suprématie quantique

Cette nouvelle recherche s’inscrit dans le cadre de l’objectif actuel de construction d’ordinateurs quantiques fonctionnels à l’aide des pièges optiques utilisés dans la nouvelle expérience.

Les physiciens quantiques utilisent ces pièges pour arranger les atomes dans un ordre particulier pour les applications de l’informatique quantique.

“Nous rencontrions souvent des erreurs d’arrangement qui rendaient un réseau défectueux”, a déclaré M. Ahn. “Nous voulions trouver un moyen efficace de réparer un réseau défectueux sans avoir à déplacer un grand nombre d’atomes, car cela pourrait entraîner encore plus de défauts.”

Pour leurs expériences, les chercheurs ont refroidi des atomes de rubidium à près de 0 K (température proche du zéro absolu). Ils ont ensuite utilisé des pièges optiques avec un laser de 800 nm. Pour lancer un atome, ils ont accéléré le piège optique retenant l’atome, puis l’ont éteint, ce qui a eu pour effet de lancer l’atome vers l’extérieur.

Pour rattraper l’atome, ils ont ensuite activé un autre piège, qui décélère l’atome jusqu’à ce qu’il s’arrête complètement. En utilisant cette méthode, les scientifiques ont créé des atomes en vol libre dans environ 94 % des cas. Leur prochain objectif est de porter ce taux de réussite à environ 100 %.

Lire aussi : Des physiciens mettent au point un nouvel ordinateur quantique qui utilise toute la gamme des atomes

Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche


Vous aimerez aussi...

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *