Des scientifiques créent un étrange atome géant qui défie les règles quantiques établies

De l’atome naturel au défi quantique artificiel

Vous savez, les atomes, ces petites choses invisibles qui composent tout ce qui nous entoure… on a tendance à les imaginer comme des points minuscules, infimes. Et pour cause ! Dans la nature, un atome est effectivement bien plus petit que la longueur d’onde de la lumière avec laquelle il interagit. Cela simplifie énormément la vie des physiciens. Ils peuvent faire ce qu’on appelle des « approximations dipolaires » et considérer l’atome comme un simple point dans l’espace.

Anton Frisk Kockum, un physicien théorique de l’Université de Technologie de Chalmers, l’expliquait d’ailleurs en 2021 : « Il suffit de prendre en compte la valeur du champ en ce point unique, ce qui simplifie la vie des théoriciens. » Cette règle vaut pour les atomes naturels, mais aussi pour certains systèmes artificiels comme les atomes de Rydberg, les boîtes quantiques ou les qubits supraconducteurs. Leur interaction avec le champ électromagnétique se fait en un seul endroit. Mais… et si on changeait les règles du jeu ?

La révolution des atomes géants et leur superpouvoir

Imaginez maintenant un atome artificiel qui serait… plus grand que la longueur d’onde de la lumière. Ça paraît contre-intuitif, presque absurde. Pourtant, c’est exactement ce que les scientifiques ont créé : l’atome géant. La conséquence est énorme : au lieu d’interagir en un seul point, cet atome peut se coupler au champ électromagnétique en plusieurs points distincts. Et là, les choses deviennent vraiment intéressantes.

Quand on rassemble plusieurs de ces atomes géants, ils présentent un comportement exempt de décohérence. Pour faire simple, la décohérence, c’est la perte des propriétés quantiques (cette magie qui permet la superposition des états) à cause de perturbations, comme le bruit thermique. C’est l’ennemi numéro un de l’informatique quantique. Les atomes géants, eux, semblent y résister mieux, permettant un transfert d’états quantiques sans cette dégradation. Mais l’histoire ne s’arrête pas là.

Les Super-Atomes Géants : un pas de plus vers l’inconnu quantique

Dans une nouvelle étude publiée dans la prestigieuse revue Physical Review Letters le 5 janvier 2026, l’équipe d’Anton Frisk Kockum a poussé le concept encore plus loin. Ils explorent les Super-Atomes Géants, ou GSAs (pour Giant SuperAtoms). « Ces dernières années, l’intérêt pour les ‘atomes géants’ n’a cessé de croître », explique Lei Du, auteur principal de l’étude, à Phys.org. « Notre inspiration a été d’aller un pas crucial plus loin en se demandant : que se passe-t-il quand on introduit des interactions internes dans de tels systèmes quantiques non locaux ? »

Concrètement, un GSA est composé de deux atomes artificiels ou plus. Ils agissent comme des émetteurs quantiques à plusieurs niveaux, avec pour objectif d’améliorer encore les capacités sans décohérence des atomes géants simples. L’équipe a étudié deux configurations principales, décrites dans l’étude comme des structures « entrelacées » (braided) et « séparées » (separate).

Dans la configuration entrelacée, les GSAs ont montré une efficacité améliorée pour échanger de l’information quantique, tout en maintenant – et c’est crucial – la cohérence du système. De l’autre côté, dans la configuration séparée, les GSAs se sont révélés meilleurs pour un phénomène appelé « émission chirale ». Ce phénomène peut soutenir une distribution d’intrication quantique de haute fidélité sur de longues distances. Janine Splettstoesser, co-auteure principale de l’étude, résume l’idée : « Les GSAs présentés ici sont des groupes d’atomes artificiels fortement connectés entre eux… Cet arrangement ouvre des possibilités pour des concepts radicalement nouveaux. » On n’a pas fini d’en entendre parler.

Conclusion : Une lueur d’espoir pour l’avenir de l’information quantique

Alors, à quoi tout cela peut-il bien servir ? On touche peut-être du doigt quelque chose de majeur. Le principal facteur limitant le développement des futurs ordinateurs quantiques, c’est justement cette fichue décohérence. Sans cohérence, pas de propriétés quantiques exploitables, et donc pas d’ordinateur quantique digne de ce nom. Les auteurs de l’étude estiment que les atomes géants et, surtout, les Super-Atomes Géants (GSAs) pourraient un jour constituer une plateforme convaincante pour le traitement programmable de l’information quantique.

C’est une piste parmi d’autres, bien sûr. La recherche quantique est un chemin semé d’embûches et de surprises. Mais ces travaux, parus début 2026, montrent qu’en défiant les conceptions classiques – en créant des atomes qui ne sont « pas censés » fonctionner comme ça –, on ouvre des portes insoupçonnées. Peut-être que la clé pour percer les mystères de l’information quantique se cache dans ces étranges et géantes constructions artificielles. L’avenir nous le dira.

Selon la source : popularmechanics.com

Ce contenu a été créé avec l’aide de l’IA.