Les atomes en vol libre pourraient permettre un nouveau type d’ordinateur quantique et l’étude des collisions d’atomes uniques


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    Dans de nombreux pays obsédés par le baseball comme la Corée, le Japon et les États-Unis, avec les mois de printemps vient le début de la saison et pas mal de balles volent dans les airs. Mais il n’y a pas que les balles qui peuvent être lancées. Sur le plus petit champ imaginable, les scientifiques ont maintenant montré qu’ils peuvent également lancer et attraper des atomes individuels en utilisant la lumière.

    Cet exploit incroyable a été réalisé avec des pièges optiques, qui utilisent un faisceau laser hautement focalisé pour maintenir et déplacer de minuscules objets. Bien que des pièges optiques aient déjà été utilisés pour déplacer des atomes individuels, c’est la première fois qu’un atome est libéré d’un piège – ou lancé – puis attrapé par 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 déclaré Jaewook Ahn, membre de l’équipe de recherche de l’Institut supérieur des sciences et technologies de Corée. “En d’autres termes, l’atome est lancé et attrapé entre les deux pièges optiques un peu comme la balle se déplace entre le lanceur et un receveur dans un match de baseball.”

    Dans Optique, la revue d’Optica Publishing Group pour la recherche à fort impact, les chercheurs rapportent avoir lancé avec succès des atomes de rubidium refroidis sur une distance de 4,2 micromètres à une vitesse pouvant atteindre 65 centimètres par seconde. La technologie pourrait être utilisée pour fabriquer des ordinateurs quantiques, qui utilisent la physique quantique pour résoudre des problèmes trop complexes pour les ordinateurs classiques.

    “Ces types d’atomes volants pourraient permettre un nouveau type d’informatique quantique dynamique en permettant aux emplacements relatifs des qubits – l’équivalent quantique des bits binaires – d’être modifiés plus librement”, a déclaré Ahn. “Il pourrait également être utilisé pour créer des collisions entre des atomes individuels, ouvrant un nouveau domaine de la chimie atome par atome.”

    Comment attraper un atome volant ?

    La nouvelle recherche fait partie d’un projet d’informatique quantique en cours qui consiste à utiliser des pièges optiques pour organiser les atomes dans un réseau particulier. “Nous rencontrions souvent des erreurs d’arrangement qui rendaient un réseau défectueux”, a déclaré 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 créer des atomes volant librement, les chercheurs ont refroidi des atomes de rubidium à près de 0 K (proche du zéro absolu de température) et formé des pièges optiques avec un laser à 800 nm. Pour lancer un atome, ils accélèrent le piège optique qui le tient puis éteignent le piège. Cela provoque le lancement de l’atome hors du piège. Un autre piège est ensuite activé pour capturer l’atome entrant et décéléré jusqu’à ce que l’atome s’arrête complètement.

    Pour tester leur méthode, les chercheurs ont effectué une série de démonstrations de preuve de principe. En plus de lancer et d’attraper des atomes, ils ont montré que les atomes pouvaient être projetés à travers un autre piège optique fixe et n’étaient pas affectés par d’autres atomes rencontrés en cours de route. Ils ont également utilisé leur méthode pour créer des réseaux d’atomes.

    Dans les expériences, les chercheurs ont réussi à créer des atomes volant librement environ 94 % du temps. Ils travaillent maintenant à affiner la technique pour se rapprocher de 100% de réussite.

    Houssen Moshinaly

    Rédacteur en chef d'Actualité Houssenia Writing. Rédacteur web depuis 2009.

    Blogueur et essayiste, j'ai écrit 9 livres sur différents sujets comme la corruption en science, les singularités technologiques ou encore des fictions. Je propose aujourd'hui des analyses politiques et géopolitiques sur le nouveau monde qui arrive. J'ai une formation de rédaction web et une longue carrière de prolétaire.

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