La physique quantique sort du laboratoire pour entrer dans la vie quotidienne. Malgré les gros titres sur les ordinateurs quantiques résolvant des problèmes impossibles pour les ordinateurs classiques, des défis techniques empêchent de faire entrer la physique quantique dans le monde réel. Nouvelle recherche publiée dans Communication Nature des équipes de l'Université d'Aalto et de l'Université de Lund pourraient fournir un outil important dans cette quête.

L'une des questions ouvertes dans la recherche quantique est de savoir comment la chaleur et la thermodynamique coexistent avec la physique quantique. Ce domaine de recherche de la thermodynamique quantique est l'un des domaines du professeur Jukka Pekola, le leader du Centre d'excellence QTF de l'Académie de Finlande, a travaillé dans sa carrière. "Ce domaine a été dominé par la théorie, et c'est seulement maintenant que des expériences importantes commencent à émerger, ", explique le professeur Pekola. Son groupe de recherche a entrepris de créer des nanodispositifs thermodynamiques quantiques capables de résoudre expérimentalement des questions ouvertes.

États quantiques, comme ceux qui régissent les qubits qui alimentent les ordinateurs quantiques, interagir avec le monde qui l'entoure, et ces interactions sont ce que traite la thermodynamique quantique. La mesure de ces systèmes nécessite la détection de changements d'énergie si exceptionnellement petits qu'ils sont difficiles à distinguer des fluctuations de fond, comme essayer de déterminer si une bougie dans une pièce a été soufflée en utilisant uniquement un thermomètre. Un autre problème est que les états quantiques peuvent changer lorsqu'ils sont mesurés, simplement parce qu'ils ont été mesurés. Cela revient à faire bouillir une tasse d'eau en y mettant un thermomètre. L'équipe a dû fabriquer un thermomètre capable de mesurer de très petits changements sans interférer avec aucun des états quantiques qu'ils prévoyaient de mesurer.

Le doctorant Bayan Karimi travaille au sein du réseau de formation QTF et Marie Curie QuESTech. Son appareil est un calorimètre, qui mesure la chaleur dans un système. Il utilise une bande de cuivre environ 1000 fois plus fine qu'un cheveu humain. "Notre détecteur absorbe le rayonnement des états quantiques. On s'attend à ce qu'il détermine la quantité d'énergie dont ils disposent, et comment ils interagissent avec leur environnement. Il y a une limite théorique à la précision d'un calorimètre, et notre appareil atteint maintenant cette limite, " dit Karimi.