L'électrodynamique quantique en plein essor en Europe

Un projet européen a rapproché des chercheurs spécialisés dans l'électronique transistorisée et la physique atomique afin d'étudier l'interaction fondamentale de la lumière et de la matière. Les chercheurs ont mis au point une théorie afin d'appuyer les expériences et expliquer de nouveaux phénomènes.

Technologies industrielles

Au départ, le terme électrodynamique quantique en cavité (EDQ) a été inventé pour décrire le couplage des atomes réels à des microondes ou des photons optiques stockés dans un résonateur. L'électrodynamique quantique des circuits comprend également l'étude de ces phénomènes à l'état solide avec des atomes artificiels couplés à des résonateurs supraconducteurs sur puce. Des progrès remarquables ont été accomplis dans ces deux domaines et divers effets ont été prouvés. Étant donné qu'il est possible d'étudier différents régimes des mêmes phénomènes avec deux configurations différentes, la comparaison et le partage des résultats constituent des aspects particulièrement précieux. Le projet CCQED(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (Circuit and cavity quantum electrodynamics), financé par l'UE, a rassemblé les meilleurs chercheurs universitaires et industriels. Ils ont rallié 14 étudiants en doctorat et post-doctorat afin d'étudier l'électrodynamique quantique (EDQ). Outre des formations dans les établissements d'accueil, le réseau a fourni des cours, des ateliers et des réunions en vue d'élargir les perspectives et de partager des idées sur les méthodes expérimentales et les descriptions théoriques. Les chercheurs ont également organisé deux rencontres intitulées «Young European Scientists» au cours des deux dernières années du projet. L'accès à un large éventail d'expériences technologiques a représenté un véritable atout pour les perspectives de carrière des chercheurs. Ils ont ainsi pu travailler sur la manipulation des atomes, le piégeage ionique, la cryogénie, la supraconductivité, la physique du vide, une salle blanche, la technologie laser, le développement de matériel et de logiciel, ainsi que l'électronique. Autre avancée scientifique considérable, la possibilité de construire des systèmes hybrides en associant des lignes de transmission supraconductrices à de véritables atomes. La combinaison de ces systèmes pourrait être utile aux architectures de calcul quantique futures. Les circuits supraconducteurs rapides pourraient être un atout dans le traitement des données quantiques, alors que les véritables atomes feront office d'unités de stockage de base. Les chercheurs ont produit plus de 90 publications dans des revues scientifiques. Parmi les résultats les plus importants figurent la manipulation cohérente des atomes de Rydberg sur une puce atomique supraconductrice et le couplage cohérent à une ligne de transmission; la lumière condensée à partir d'un atome unique; et une commutation tout-optique à partir de cristaux ioniques. Parmi les autres résultats figurent la lecture simultanée de plusieurs atomes artificiels pour l'EDQ des circuits; la tomographie de l'état quantique et la reconstruction des champs de microondes quantiques produits par les circuits supraconducteurs; et la détection d'enchevêtrement et la condensation des microondes de propagation. La formation d'une nouvelle génération de chercheurs dans le secteur universitaire et industriel a permis au projet CCQED de stimuler le développement de la technologie quantique en Europe.