Aujourd'hui, la plupart des expériences quantiques sont réalisées à l'aide de la lumière, dont ceux de la nanomécanique, dans lequel de minuscules objets sont refroidis par des ondes électromagnétiques à un point tel qu'ils révèlent des propriétés quantiques. Maintenant, une équipe de physiciens dirigée par Oriol Romero-Isart à l'Université d'Innsbruck et à l'Académie autrichienne des sciences propose plutôt de refroidir les microparticules avec des ondes sonores.

Alors que la physique quantique s'intéresse généralement aux éléments de base de la lumière et de la matière, pour quelques temps, les scientifiques ont essayé d'étudier les propriétés quantiques d'objets plus gros, sondant ainsi la frontière entre le monde quantique et la vie quotidienne. Dans ce but, les particules sont ralenties à l'aide d'ondes électromagnétiques et l'énergie motrice est considérablement réduite. C'est ce qu'on appelle un « refroidissement mouvementé ». Les propriétés quantiques se produisent lorsque les particules sont refroidies à leur état fondamental quantique fondamental, C'est, au niveau d'énergie le plus bas possible.

Jusque là, le seul moyen de refroidir les particules à l'état fondamental a été de les faire interagir avec des photons piégés dans un résonateur électromagnétique. Mais les physiciens théoriciens dirigés par Carlos Gonzalez-Ballestero et Oriol Romero-Isart de l'Université d'Innsbruck et de l'Académie autrichienne des sciences, en collaboration avec l'expérimentateur Jan Gieseler de l'Université Harvard et ICFO à Barcelone, proposent maintenant de faire interagir le mouvement des particules magnétiques avec les ondes acoustiques internes qui sont confinées à l'intérieur de chaque particule.

Ondes sonores dans les micro-aimants

Par analogie avec les photons, les quanta de lumière, les vibrations dans un corps solide peuvent être décrites comme des phonons. Ces petits paquets d'ondes sonores se propagent à travers le réseau cristallin du solide. "Les phonons sont très isolés et n'interagissent avec le mouvement de la particule que par des ondes magnétiques, " explique Carlos Gonzalez-Ballestero. " Dans notre travail, nous montrons maintenant que cette interaction peut être contrôlée par un champ magnétique." Cela permet des expériences quantiques sans photons, et donc même avec des particules absorbant la lumière. "Inversement, nous montrons également que la forte interaction entre le mouvement et les phonons fournit un chemin pour sonder et manipuler la dynamique insaisissable et exotique des ondes acoustiques et magnétiques dans de très petites particules, " ajoute Oriol Romero-Isart. La nouvelle méthode ouvre également de nouvelles possibilités pour le traitement de l'information quantique, par exemple, en utilisant les phonons comme mémoire quantique.