Limiter les particules quantiques à se déplacer en une seule, deux, ou trois dimensions a conduit à l'observation de nombreux phénomènes frappants. Un excellent exemple est la quantification de la conductance Hall mesurée dans des matériaux 2D dans un champ magnétique puissant. De nos jours, les gaz d'atomes ultrafroids fournissent une plate-forme puissante pour contrôler facilement la dimensionnalité des systèmes quantiques. Cependant, il est difficile dans ces configurations de mesurer les propriétés de conductance, et un "effet Hall quantique d'atome froid" n'a pas encore été observé.

Publié dans Examen physique X , cette nouvelle étude propose un schéma réaliste pour atteindre cet objectif. La recherche a été menée par G. Salerno et N. Goldman de l'unité de recherche "Physique des systèmes complexes et mécanique statistique" de l'Université libre de Bruxelles.

Cette proposition s'appuie sur des expériences récentes à l'Ecole polytechnique fédérale de Zurich (EPF) de Zurich, où les chercheurs ont observé le transport des atomes le long d'un fil 1-D. Pour mesurer l'effet Hall quantique, il faut en quelque sorte étendre cette configuration à deux dimensions et inclure les effets d'un champ magnétique externe. Les chercheurs résolvent ce problème en introduisant un nouveau type de mesure de conductance, qui permet d'étudier de véritables effets 2D à partir d'un seul fil 1D. L'idée clé est d'étendre le canal 1D avec une dimension synthétique supplémentaire, qui est conçu simplement en secouant le canal:en plus de se déplacer dans le sens du fil, les atomes sont entraînés vers des états vibrationnels transversaux plus élevés, imitant ainsi le mouvement le long d'un réseau transversal.

Cette approche hors équilibre augmente non seulement les possibilités offertes par les fils atomiques, mais offre également une sonde particulièrement efficace pour la physique topologique de la matière quantique.