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La découverte de la limite de temps de Planckian offre de nouvelles opportunités pour les technologies quantiques.
Une équipe collaborative de chercheurs au Japon a identifié des «fermions lourds» – des électrons avec une masse efficace considérablement augmentée – qui affichent un enchevêtrement quantique contrôlé par le temps planckian, l’unité fondamentale du temps en mécanique quantique. Cette percée suggère de nouvelles possibilités d’utiliser ces effets dans des matériaux à semi-conducteurs pour faire progresser le développement d’ordinateurs quantiques de nouvelle génération.
Les fermions lourds émergent lorsque les électrons de conduction dans un matériau interagissent fortement avec des électrons magnétiques localisés, provoquant une croissance considérablement de leur masse efficace. Ce comportement produit des propriétés inhabituelles, notamment la supraconductivité non conventionnelle, ce qui en fait un objectif majeur de la physique de la matière condensée. Le composé examiné dans cette étude, le cérium-rhodium-tin (CERHSN), fait partie d’une famille de systèmes de fermion lourds caractérisés par une structure de réseau quasi-kagome, qui est remarquable pour ses effets de frustration géométrique.
Résultats expérimentaux à CERHSN
L’équipe de recherche a examiné les propriétés électroniques de CERHSN, un matériau reconnu pour montrer un comportement liquide non Fermi à des températures relativement élevées.
Des mesures détaillées de ses spectres de réflectance ont confirmé que ce comportement inhabituel persiste presque jusqu’à la température ambiante, avec de fortes durées de vie des électrons approchant de la limite planckienne. Les modèles spectraux, qui peuvent être représentés par une seule fonction mathématique, fournissent des preuves solides que les électrons lourds de CERHSN sont enchevêtrés.
Implications pour[{ » attribute= » » tabindex= »0″ role= »link »>quantum computing
Dr. Shin-ichi Kimura of The University of Osaka, who led the research, explains, “Our findings demonstrate that heavy fermions in this quantum critical state are indeed entangled, and this entanglement is controlled by the Planckian time. This direct observation is a significant step towards understanding the complex interplay between quantum entanglement and heavy fermion behavior.”
Quantum entanglement is a key resource for quantum computing, and the ability to control and manipulate it in solid-state materials like CeRhSn offers a potential pathway towards novel quantum computing architectures. The Planckian time limit observed in this study provides crucial information for designing such systems.
Reference: “Anisotropic non-Fermi liquid and dynamical Planckian scaling of a quasi-kagome Kondo lattice system” by Shin-ichi Kimura, Muhammad Frassetia Lubis, Hiroshi Watanabe, Yasuyuki Shimura and Toshiro Takabatake, 5 August 2025, npj Quantum Materials.
DOI: 10.1038/s41535-025-00797-w
Funding: Japan Society for the Promotion of Science
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