Une expérience de gaz quantique révèle la localisation dynamique à plusieurs corps

Des chercheurs de l'Université d'Innsbruck ont rapporté des preuves expérimentales d'un phénomène quantique où un système d'atomes fortement interactifs résiste à l'absorption d'énergie sous une excitation périodique. Cette découverte offre un aperçu de la manière dont les systèmes quantiques peuvent éviter la thermalisation et maintenir la cohérence.

L'expérience a utilisé un fluide quantique unidimensionnel composé d'atomes refroidis à des températures juste au-dessus du zéro absolu. Ces atomes ont ensuite été soumis à un potentiel de réseau flashé rapidement et périodiquement créé par la lumière laser, permettant à l'équipe d'observer la réponse du système à une excitation externe répétée.

Après une période initiale, l'énergie cinétique du système atomique a cessé d'augmenter et sa distribution de moment est restée inchangée. Ce comportement, connu sous le nom de localisation dynamique à plusieurs corps (MBDL), indiquait que le système avait cessé d'absorber de l'énergie supplémentaire des impulsions laser.

La suppression de l'absorption d'énergie a été attribuée à la cohérence quantique et à l'intrication à plusieurs corps, qui ont empêché les atomes d'atteindre l'équilibre thermique ou de montrer un mouvement diffusif sous une excitation périodique continue. Un travail théorique publié sur arXiv en mars 2025 a fourni un cadre pour comprendre ces caractéristiques universelles dans des gaz quantiques fortement corrélés.

Ce que montrent les chiffres

• L'expérience a impliqué des atomes refroidis à quelques nanokelvins au-dessus du zéro absolu
• Les résultats ont été publiés dans Science en 2025
• Une étude théorique soutenant les résultats est apparue sur arXiv en mars 2025

Lorsque le hasard a été introduit dans le timing des impulsions laser, le système n'a plus montré de localisation. Au lieu de cela, les atomes ont repris un comportement diffusif et ont continué à absorber de l'énergie, démontrant que la cohérence quantique est essentielle pour maintenir la MBDL.

Des rapports de SciTechDaily et un résumé de PubMed ont résumé les découvertes de l'Université d'Innsbruck, confirmant l'observation de la localisation dynamique à plusieurs corps dans une géométrie unidimensionnelle d'atomes bosoniques quantiquement dégénérés sous des coups pulsés répétés.

La recherche suggère de nouvelles directions pour enquêter sur la manière dont les systèmes quantiques peuvent résister au désordre et éviter la thermalisation. Ces résultats pourraient avoir des implications pour le développement de simulateurs quantiques et de technologies de calcul quantique, où le maintien de la cohérence et le contrôle de l'absorption d'énergie sont des considérations importantes.

L'étude, intitulée « Observation de la localisation dynamique à plusieurs corps », a été publiée dans la revue Science en 2025. Les résultats ont été reconnus comme une avancée dans la compréhension de l'interaction entre la cohérence quantique, l'intrication et la dynamique énergétique dans les systèmes quantiques excités.

* Cet article est basé sur des informations publiquement disponibles au moment de la rédaction.