Les principes de symétrie de la physique classique qui aident à maintenir la stabilité de notre système solaire ont une contrepartie intrigante dans le monde quantique, selon de nouvelles recherches d'une équipe de physiciens australiens, Italie et Japon.

Dans la vie de tous les jours, la symétrie est souvent associée à l'idée de beauté. Ceci est également vrai en physique, lorsqu'il se rapporte à la notion de grandeurs conservées (comme la conservation de l'énergie, ce qui signifie que l'énergie ne peut pas être créée ou détruite). Ces lois nous disent que la nature se comportera demain comme hier :la terre continuera à tourner autour du soleil dans un mouvement stable et prévisible.

Mais dans le monde réel, les symétries sont souvent imparfaites et les influences extérieures ont un impact sur elles. Dans le système solaire, le mouvement de la terre est perturbé par la faible gravité de milliers d'autres corps. Motivé par des questions comme celles-ci, Kolmogorov, Arnold et Moser ont montré dans les années 1960 que certains types de mouvement jouissent d'une stabilité éternelle contre ces forces extérieures, ce qui signifie que l'orbite terrestre restera stable dans un avenir lointain. Cette preuve de stabilité est une étape importante dans la mécanique classique et imprègne un certain nombre de concepts en physique.

Maintenant, collaborateurs de l'Université Macquarie, Sydney et l'Université de Bari et l'Université Waseda, Tokyo a identifié un comportement similaire dans la dynamique des systèmes quantiques tels que les atomes et les molécules à symétrie imparfaite.

Dans un article publié dans la revue Lettres d'examen physique , l'équipe a établi des règles pour le moment où le même type de stabilité défini pour la première fois dans les années 1960 peut être invoqué dans le monde quantique.

Selon Daniel Burgarth, professeur agrégé de l'université Macquarie, auteur principal, « Il y a une distinction formelle entre les fondamentaux, symétries robustes et accidentelles, les fragiles. Les symétries robustes sont les pierres angulaires de la physique quantique sur lesquelles nous pouvons compter pour concevoir des dispositifs quantiques. D'autres symétries sont facilement perturbées, et donner à un système quantique plus de liberté pour subir des imprévisibles, et généralement indésirable, comportement."

Le professeur Kazuya Yuasa (Tokyo) explique, "Chaque système quantique est faiblement couplé à de nombreux autres. Tout le programme d'ingénierie quantique aujourd'hui consiste à trouver des moyens de contraindre l'évolution des systèmes quantiques, et empêcher la dissipation d'informations provenant d'états quantiques hautement sensibles. En clarifiant exactement quels types de symétries sont les plus insensibles à cette désintégration, nous espérons identifier des stratégies de conception pour une informatique quantique plus robuste, tant au niveau matériel que logiciel."