Les lois fondamentales de la physique reposent sur les symétries qui déterminent les interactions entre les particules chargées, entre autres. En utilisant des atomes ultrafroids, des chercheurs de l'université de Heidelberg ont construit expérimentalement les symétries de l'électrodynamique quantique. Ils espèrent acquérir de nouvelles connaissances pour mettre en œuvre de futures technologies quantiques capables de simuler des phénomènes physiques complexes. Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue Science .

La théorie de l'électrodynamique quantique traite de l'interaction électromagnétique entre les électrons et les particules lumineuses. Elle est basée sur la symétrie dite U(1), lequel, par exemple, spécifie le mouvement des particules. Avec leurs expériences, les physiciens de Heidelberg, sous la direction du professeur junior Dr Fred Jendrzejewski, chercher à faire progresser l'investigation efficace de cette théorie physique complexe. Ils ont récemment réalisé expérimentalement un bloc de construction élémentaire. "Nous considérons les résultats de nos recherches comme une étape majeure vers une plate-forme construite à partir d'une chaîne de blocs de construction correctement connectés pour une mise en œuvre à grande échelle de l'électrodynamique quantique dans les atomes ultrafroids, " explique le Pr Jendrzejewski, qui dirige un groupe Emmy Noether à l'Institut de physique Kirchhoff de l'Université de Heidelberg.

Selon les chercheurs, une application possible serait le développement de dispositifs quantiques à grande échelle pour simuler des phénomènes physiques complexes qui ne peuvent pas être étudiés avec des accélérateurs de particules. Le bloc de construction élémentaire développé pour cette étude pourrait également bénéficier à l'investigation de problèmes dans la recherche sur les matériaux, comme dans les systèmes fortement interactifs qui sont difficiles à calculer.