Des chercheurs de l’université de Hambourg (Allemagne) annoncent avoir observé le premier cristal temporel qui brise spontanément la symétrie de translation du temps de manière continue. © wacomka, Adobe Stock
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Un cristal temporel pas comme les autres

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Les cristaux sont des objets intéressants pour les physiciens. Et peut-être plus encore, ceux qu'ils appellent les cristaux temporels. De drôles d'états de la matière qui pourraient notamment faire progresser l'informatique quantique.

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Pour les chercheurs, un cristal, c'est un solide dont la structure est ordonnée. Périodique. Comprenez qu'elle se répète dans les trois dimensions de l'espace. Plutôt simple à imaginer. C'est en se rappelant le lien que noue la théorie de la relativité d'Einstein entre l'espace et le temps que certains, Frank Wilczek en tête -- prix Nobel de physique en 2004 pour ses travaux sur la théorie de l'interaction forte --, ont commencé à rêver à l'existence de cristaux temporels dont les motifs se répéteraient non seulement dans l'espace, mais aussi dans le temps. Des cristaux temporels qui pourraient être très utiles au développement de l'informatique quantique.

C'était en 2012. Il a fallu attendre cinq années pour qu'une équipe parvienne à créer le tout premier cristal temporel ; et encore cinq années plus tard, bien des progrès ont été accomplis en la matière. Aujourd'hui, des physiciens de l’université de Hambourg (Allemagne) présentent le premier cristal temporel qui brise spontanément la symétrie de translation du temps de manière continue.

En jaune, les atomes froids qui constituent le condensat de Bose-Einstein dans une cavité optique de haute finesse. Les atomes qui sont sur le point de former un cristal temporel. © AG Hemmerich, Université de Hambourg

Un condensat de Bose-Einstein et une cavité optique de haute finesse

La symétrie de translation du temps ? Le principe qui veut que les mêmes lois de la physique gouvernent notre monde d'aujourd'hui comme elles gouvernaient celui d'hier. Comme elles gouverneront aussi celui de demain. Mais un peu comme la symétrie de translation du système se brise spontanément lorsque l'eau se transforme en glace autour de son point de congélation, la symétrie de translation du temps se brise lorsqu'un cristal temporel se forme. Sous l'effet d'une excitation.

Grâce à un condensat de Bose-Einstein placé à l'intérieur d'une cavité optique de haute finesse et à l'aide d'une pompe indépendante du temps, les physiciens ont pu observer précisément les oscillations du système prévues pour une brisure continue de la symétrie de translation du temps. Une brisure qui se maintient même lorsqu'interviennent de fortes perturbations.

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