Un ascenseur pour atomes

Les simulateurs quantiques, réalisés en manipulant des atomes ultrafroids avec des lasers, constituent des systèmes physiques hautement contrôlables et parfaitement isolés. Cependant, ces systèmes quantiques fermés (les atomes sont piégés dans une boîte) pourraient bénéficier d'une approche inspirée des systèmes dits "ouverts": les atomes seraient alors injectés depuis un réservoir dans le simulateur quantique, d'une manière sélective, par exemple basée sur leur énergie. 

Dans une lettre publiée dans Physical Review Letters, Nathan Goldman et Botao Wang, Faculté des Sciences, et leurs collègues introduisent une méthode expérimentale, nommée "ascenseur pour atomes": l'idée centrale consiste à piéger les atomes dans une boîte optique, spécialement conçue pour connecter un simulateur quantique à un réservoir atomique. L'énergie de ce réservoir est ajustable, jouant ainsi le rôle d'un ascenseur: en activant l'ascenseur, les atomes quittent le réservoir d'une façon controlée et sélective, générant ainsi, petit à petit, l'état quantique désiré au sein du simulateur quantique. Par ailleurs, ce dispositif permet de refroidir et de purifier l'état quantique obtenu, en retirant les atomes "chauds" du système d'une façon répétitive et hautement controllable.

Le caractère universel et la simplicité de cette approche permettront la réalisation d'états exotiques de la matière, dans une vaste gamme de simulateurs quantiques. Idéalement adaptée aux gaz d'atomes ultrafroids, cette méthode mènera à la réalisation expérimentale de liquides quantiques fortement corrélés, présentant des propriétés fascinantes. Au-delà de la préparation de ces états quantiques exotiques, cette méthode permettra également de sonder la matière quantique, puisqu'elle donne directement accès aux propriétés de transport, telle que la conductivité.