Les états topologiques exotiques de la matière
Des chercheurs d'Autriche ont établi de nouvelles idées pour fabriquer des «états topologiques exotiques de matière» dans le domaine des systèmes de mécanique quantique à N corps. Présentée dans la revue scientifique Nature Physics, l'étude était partiellement financée dans le cadre des projets NAME-QUAM («Nanodesigning of atomic and molecular quantum matter») et AQUTE («Atomic quantum technologies»), tous deux financés par l'UE et soutenus par le thème «Technologies de l'information et de la communication» du septième programme-cadre (7e PC) pour la somme de 2,09 millions d'euros et 5,3 millions d'euros respectivement. Les scientifiques de l'université d'Innsbruck ont associé des concepts d'optique quantique et de physique de matière condensée, et ont démontré comment un ordinateur quantique «immunisé contre les perturbations» peut être développé. Les physiciens Sebastian Diehl et Peter Zoller ont présenté en 2008 une nouvelle approche à la fabrication d'états quantiques dans les systèmes à N corps. Ils ont utilisé un phénomène physique, la dissipation, qui intensifie fortement le degré de désordre dans un système. La dissipation peut être définie comme le concept qui décrit la production de chaleur par la friction. Mais en physique quantique, la dissipation peut amener de l'ordre. Elle peut également produire un véritable état à N corps. Sous la direction de Rainer Blatt, le groupe d'Innsbruck a démontré de manière expérimentale qu'un nombre d'effets quantiques peuvent être produits et renforcés par la dissipation. En collaboration avec l'Institut d'optique quantique et d'informations quantiques de l'Académie autrichienne des sciences, les chercheurs d'Innsbruck ont offert des informations importantes sur la manière dont la dissipation peut être utilisée pour d'autres avantages. Ils font remarquer que l'ordre topologique permet d'élucider l'ordre dans les systèmes à N corps dans le royaume de la physique de matière condensée. Par exemple, l'effet Hall quantique et l'isolant topologique sont des phénomènes topologiques. Le premier a été décrit dans les années 1980 et le second agirait comme un isolant électrique dans son intérieur tout en permettant le transport de charges à sa surface. L'équipe des Dr Diehl et Zoller proposait de réaliser des fermions de Majorana induits par dissipation dans un système quantique. Ce phénomène topologique a été nommé d'après le physicien italien Ettore Majorana et décrit une particule qui est sa propre antiparticule. «Nous démontrons ainsi une nouvelle façon de créer de manière contrôlée des fermions de Majorana dans un système quantique», explique le Dr Diehl. «Pour ce faire, nous avons utilisé la dynamique dissipative pour entraîner le système dans cette état de manière ciblée et le reconvertir lorsqu'il est soumis aux perturbations.» Les scientifiques expliquent que ces deux concepts sont fortement imperméables aux perturbations telles que les troubles. «Nous travaillons sur l'interface entre ces deux disciplines, ce qui crée de nombreuses possibilités intéressantes», explique le Dr Diehl. «Nous avons pu vérifier tous les points de topologie que nous voulions atteindre et démontré que ces critères sont également valides dans un système de dynamique dissipative».Pour de plus amples informations, consulter: Université d'Innsbruck: http://www.uibk.ac.at/ Revue Nature Physics http://www.nature.com/nphys/index.html
Pays
Autriche