L'intrication quantique à température ambiante dans un semiconducteur SiC

L’intrication quantique est l’un des piliers de la mécanique quantique. Mais c’est un phénomène du monde microscopique. Mais des chercheurs viennent d’achever l’intrication quantique à l’échelle macrocospique dans une température ambiante.


Une intrication quantique à échelle ambiante dans un semiconducteur SiC
Paul Klimov calibre le laser pour une intrication quantique à température ambiante dans un semiconducteur.

L’intrication est l’un des phénomènes les plus étranges de la mécanique . L’intrication stipule que 2 particules peuvent être connectées de manière tellement inextricable que l’état d’une particule va influencer instantanément l’état de l’autre indépendamment de leur distance. Il y a 100 ans, l’intrication était au centre d’un débat acharné avec Albert Einstein qui refusait de croire à son existence. Aujourd’hui, l’intrication est acceptée par tous les scientifiques et elle est même utilisée pour développer de nouvelles technologies telles que des ordinateurs quantiques, des réseaux de communication quantiques et des capteurs quantiques à haute précision.

Mais l’ est l’un des phénomènes les plus insaisissables. L’ entre 2 particules nécessite un alignement très précis de ces particules. Mais cet alignement est très difficile à cause de la thermodynamique, le processus qui gère les interactions entre la chaleur et d’autres formes d’énergie. Et cela pose un énorme défi si on veut achever une à l’échelle macroscopique sur une grande quantité de particules.

Selon Paul Klimov, étudiant diplômé de l’Institute for Molecular Engineering et auteur de l’étude : Notre monde qui nous entoure nous semble très ordonné, mais il est complètement chaotique à l’échelle atomique. Les lois de la thermodynamique nous empêchent d’observer les phénomènes quantiques à l’échelle macroscopique.

Dans le passé, les scientifiques avaient contourné la barrière thermodynamique et accompli l’intrication quantique macroscopique dans des solides et des liquides en utilisant des températures ultrabasses (-270 degrés Celsius) et en appliquant un champ magnétique intense (1000 fois supérieur à celui d’un aimant de frigo) ou encore en utilisant des réactions chimiques. Dans l’édition du 20 novembre 2015 de Science Advances, Klimov et d’autres chercheurs ont démontré qu’on peut obtenir une intrication quantique à une température ambiante et en utilisant un faible champ magnétique.

Les chercheurs ont utilisé un laser pour aligner les états magnétiques des milliers d’électrons, de noyaux et des pulsations électromagnétiques pour les intriquer. Les pulsations électromagnétiques sont similaires à l’IRM (Imagerie par résonance magnétique). Ce processus a permis l’intrication quantique sur des paires d’électrons avec leurs noyaux dans un volume de 40 micromètres (la taille d’un globule rouge) dans un semi-conducteur SiC (Carbure de silicium).

Les états Spin des noyaux atomiques, associés avec un semi-conducteur, possèdent d’excellentes propriétés quantiques à température ambiante. Ces états sont cohérents, stables et contrôlables avec l’électronique et la photonique. En plus d’avoir un intérêt pour la physique fondamentale, une intrication quantique dans un semi-conducteur possède des implications majeures pour les prochains appareils quantiques.

Sur le court terme, ce type de technique va permettre de créer des appareils très sophistiqués et les chercheurs pensent surtout à des capteurs quantiques qui possèdent une précision inégalée par rapport à des capteurs traditionnels. Et étant donné que l’intrication fonctionne à température ambiante et que le SiC est biodégradable, on pourra créer des capteurs quantiques qu’on pourra mettre dans des organismes vivants. Et c’était encore plus prometteur et futuriste sur le long terme. On pourra créer des états intriqués entre des puces SiC qui sont séparés par de longues distances. Cela permettra d’améliorer le système GPS ou même des réseaux de communication qui possèderont une sécurité irréprochable puisqu’ils seront protégés par les lois de la physique.

 

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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