Un nouvel appareil qui repose sur des nuages ​​fluides d'atomes ultrafroids promet des tests potentiels de l'intersection entre l'étrangeté du monde quantique et la familiarité du monde macroscopique que nous vivons chaque jour. Le dispositif d'interférence quantique supraconducteur atomique (SQUID) est également potentiellement utile pour les mesures de rotation ultrasensibles et en tant que composant dans les ordinateurs quantiques.

"Dans un SQUID conventionnel, l'interférence quantique dans les courants électroniques peut être utilisée pour fabriquer l'un des détecteurs de champ magnétique les plus sensibles, " dit Changhyun Ryu, un physicien du groupe Physique des matériaux et applications quantiques du Laboratoire national de Los Alamos. "Nous utilisons des atomes neutres plutôt que des électrons chargés. Au lieu de répondre aux champs magnétiques, la version atomique d'un SQUID est sensible à la rotation mécanique."

Bien que petit, à seulement environ 10 millionièmes de mètre de diamètre, le SQUID atomique est des milliers de fois plus gros que les molécules et les atomes qui sont généralement régis par les lois de la mécanique quantique. L'échelle relativement grande de l'appareil lui permet de tester les théories du réalisme macroscopique, ce qui pourrait aider à expliquer comment le monde que nous connaissons est compatible avec l'étrangeté quantique qui régit l'univers à très petite échelle. Sur un plan plus pragmatique, Les SQUID atomiques pourraient offrir des capteurs de rotation très sensibles ou effectuer des calculs dans le cadre d'ordinateurs quantiques.

Les chercheurs ont créé l'appareil en piégeant des atomes froids dans une nappe de lumière laser. Un deuxième laser coupant la feuille de motifs « peints » qui a guidé les atomes en deux demi-cercles séparés par de petits espaces connus sous le nom de jonctions Josephson.

Lorsque le SQUID est tourné et que les jonctions Josephson sont déplacées l'une vers l'autre, les populations d'atomes dans les demi-cercles changent en raison de l'interférence mécanique quantique des courants à travers les jonctions Josephson. En comptant les atomes dans chaque section du demi-cercle, les chercheurs peuvent déterminer très précisément la vitesse de rotation du système.

En tant que premier prototype de SQUID atomique, l'appareil a encore un long chemin à parcourir avant de pouvoir conduire à de nouveaux systèmes de guidage ou à des informations sur la connexion entre les mondes quantique et classique. Les chercheurs s'attendent à ce que la mise à l'échelle de l'appareil pour produire des SQUID atomiques de plus grand diamètre puisse ouvrir la porte à des applications pratiques et à de nouvelles connaissances en mécanique quantique.