Dans une avancée significative pour la science quantique, des chercheurs de l’Institut des Sciences Photoniques (ICFO) à Barcelone, Espagne, ont développé QUIONE, le premier processeur quantique atomique du pays. Ce dispositif ne représente pas seulement une réalisation technologique importante, mais il marque aussi un jalon dans la simulation quantique par sa capacité à observer des atomes individuels dans un gaz quantique de strontium.
Le simulateur quantique, nommé QUIONE en l’honneur de la déesse grecque de la neige, permet aux scientifiques de capturer des images haute résolution de gaz quantiques, rendant possible la détection d’atomes individuels. Cette capacité unique en fait un outil exceptionnel pour explorer en profondeur les propriétés microscopiques des matériaux et les phénomènes quantiques.
Dirigée par la chercheuse ICREA de l’ICFO, Leticia Tarruell, l’équipe a réalisé un travail pionnier pour manipuler et observer le gaz de strontium dans des conditions extrêmes de basse température, s’approchant du zéro absolu. Ces conditions permettent aux atomes d’exhiber des comportements quantiques tels que la superposition et l’intrication, fondamentaux pour la simulation de phénomènes que les ordinateurs classiques ne peuvent pas résoudre efficacement.
L’un des aspects les plus remarquables de QUIONE est sa capacité à simuler des systèmes très complexes et à les transformer en modèles plus simples, ce qui peut ouvrir de nouvelles voies pour comprendre pourquoi certains matériaux conduisent l’électricité sans pertes à des températures relativement élevées, une énigme de longue date en physique.
L’importance de ce développement est amplifiée par son unicité; QUIONE est le seul microscope de gaz quantiques au monde capable de capturer des images d’atomes individuels de gaz quantiques de strontium, et c’est le premier en son genre en Espagne. De plus, le projet a reçu un important soutien au niveau national et européen, avec l’appui de la Société Royale Espagnole de Physique, de la Fondation BBVA, de la Fondation Ramón Areces, de la Fondation La Caixa, de la Fondation Cellex, et d’un projet ERC.
Pourquoi le strontium? Contrairement aux atomes alcalins traditionnellement utilisés dans ces expériences, le strontium offre plus d’options pour l’expérimentation en raison de ses propriétés optiques complexes. Cela le rend idéal pour des applications en informatique et simulation quantiques, où ses atomes sont utilisés comme processeurs quantiques atomiques capables d’aborder des problèmes au-delà des capacités des superordinateurs actuels.
Le processus de création de QUIONE a inclus le refroidissement des atomes de strontium avec des lasers pour réduire leur mouvement et, ensuite, l’utilisation de ces lasers pour créer un réseau optique qui organise les atomes dans un motif régulier. Cet arrangement permet d’étudier comment les atomes interagissent entre eux et de simuler la dynamique des électrons dans les matériaux.
Les images et vidéos capturées par QUIONE ont révélé des phénomènes fascinants, comme des atomes « sautant » d’un site à un autre du réseau optique à cause de l’effet tunnel quantique. De plus, l’équipe a utilisé cette technologie pour confirmer la présence de superfluidité dans le gaz de strontium, un état de la matière qui coule sans viscosité.
Cette avancée ne renforce pas seulement la position de l’ICFO en tant que leader dans les technologies quantiques, mais elle renforce également l’engagement de la Catalogne et de l’Espagne en général dans la promotion de la recherche quantique, positionnant QUIONE comme un outil clé pour de futures découvertes dans le domaine de la physique quantique et de la technologie avancée.
Source: ICFO et plus d’informations sur le gaz de strontium.
