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Atom chips on the submicron scale: Routes to hybrid cold atom-quantum electronics devices

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Combiner la physique des solides et l'ultrafroid

Grâce à une enveloppe européenne, des chercheurs tentent d'expliquer l'interaction entre les matériaux solides et les atomes ultra-froids en intégrant ces derniers à des structures 2D. Les recherches permettent d'augmenter l'utilisation des atomes ultra-froids dans les nanocapteurs ou les horloges de précision.

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Lorsque les atomes sont refroidis à des températures extrêmement basses, proches du zéro absolu, leurs propriétés mécaniques quantiques prennent de l'importance. Le projet HYCODE (Atom chips on the submicron scale: Routes to hybrid cold atom-quantum electronics devices), financé par l'UE, prépare des membranes de graphène minces pour piéger les atomes ultrafroids. En les séparant de quelques microns, les scientifiques parviendront à une jonction efficace, rapide et suffisamment forte entre le système atomique et solide. Grâce à la forte mobilité électronique, le graphène permet la création de courants suffisamment importants pour générer des pièges magnétiques pour les atomes ultra-froids à température ambiante. Les scientifiques tentent de réduire les forces d'attraction entre les membranes de graphène, limitant ainsi le bruit thermique et les défauts. L'approche du projet pour la production de membranes de graphène consiste à les placer sur une grille de cuivre isolée et à utiliser un laser pour guider le courant. Les câbles génèrent ensuite des champs magnétiques à même de piéger les atomes. Les chercheurs ont créé une chambre à dépression pour réaliser l'expérience avec des atomes froids. Par ailleurs, ils ont mis au point un piège magnéto-optique bicolore à même de capturer et refroidir les atomes presque jusqu'au zéro absolu. La rencontre de la physique des solides et de la physique atomique devrait produire des effets synergiques majeurs et une nouvelle physique. Les travaux réalisés devraient contribuer au développement rapide de nouveaux systèmes hybrides qui pourront être utilisés pour le traitement des données quantiques ou la métrologie quantique.

Mots‑clés

Solides, physique, atomes ultra-froids, nanocapteurs, électronique quantique, membranes de graphène

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