Publié le 2025-10-16 14:04:00. Des chercheurs de l’Université Aalto ont réussi à connecter pour la première fois des cristaux temporels à un système externe, ouvrant la voie à des applications révolutionnaires, notamment dans le domaine de l’informatique quantique et des capteurs de haute précision.
- Des cristaux temporels, autrefois inaccessibles aux interactions externes sans perturbation, ont été transformés en systèmes optomécaniques.
- Cette avancée permet d’ajuster leurs propriétés, ouvrant des perspectives pour des capteurs ultra-précis et des mémoires quantiques.
- Les cristaux temporels, dont l’existence a été prouvée en 2016, pourraient durer beaucoup plus longtemps que les systèmes quantiques actuels.
Une équipe du département de physique appliquée de l’Université Aalto a fait une percée significative en connectant des cristaux temporels à un système externe, une étape jugée impossible jusqu’à présent en raison de leur nature quantique. Ces cristaux, théorisés par le prix Nobel Frank Wilczek comme des systèmes quantiques dont la structure se répète dans le temps plutôt que dans l’espace, sont caractérisés par un mouvement perpétuel à leur état d’énergie le plus bas, pourvu qu’ils ne soient pas perturbés par une observation ou un apport d’énergie extérieur.
Les chercheurs ont exploité une nouvelle méthode en refroidissant un superfluide d’Hélium-3 à une température proche du zéro absolu et en y injectant des magnons via des ondes radio. Une fois cette « pompe » éteinte, les magnons ont formé un cristal temporel. Ce dernier a maintenu son mouvement pendant une durée record, atteignant jusqu’à dix heures (soit environ 108 cycles), avant de décliner à un niveau indétectable. C’est durant cette phase de déclin que le cristal s’est connecté à un oscillateur mécanique voisin, la nature de cette interaction étant dictée par la fréquence et l’amplitude de l’oscillateur.
Jere Mäkinen, à la tête de l’étude, a précisé que cette connexion a permis de modifier les propriétés du cristal temporel. « Nous avons démontré que les variations de fréquence du cristal temporel sont analogues aux phénomènes optomécaniques bien connus en physique », a-t-il expliqué. Il a ajouté que ces mêmes phénomènes sont employés, par exemple, pour la détection des ondes gravitationnelles. L’équipe pense qu’en réduisant la perte d’énergie et en augmentant la fréquence de cet oscillateur mécanique, il serait possible d’optimiser le dispositif pour atteindre les limites du domaine quantique.
Les implications de cette recherche sont considérables pour l’informatique quantique et les technologies de détection. Les cristaux temporels pourraient potentiellement améliorer la puissance des ordinateurs quantiques en servant de systèmes de mémoire, car leur durée de vie est « des ordres de grandeur plus longue » que celle des systèmes quantiques actuellement utilisés. Ils pourraient également être employés comme « peignes de fréquence », des outils essentiels pour des appareils de mesure extrêmement sensibles.