Un nouveau matériau permet le transfert d'états quantiques à température ambiante

Des physiciens de la Louisiana State University (LSU) ont mis au point le premier matériau quantique capable de fonctionner à température ambiante. Ce nouveau matériau peut distinguer et diriger automatiquement la lumière dans différents états quantiques le long de chemins séparés. Cette avancée ouvre de nouvelles perspectives pour des applications pratiques dans le domaine de l'informatique quantique, des communications sécurisées, des technologies de détection et des systèmes énergétiques avancés.

Le matériau n'est pas une substance naturelle mais a été conçu et fabriqué artificiellement. L'équipe de recherche l'a créé en recouvrant une puce de verre d'un film d'or mince, puis en utilisant un faisceau d'ions focalisé pour graver des centaines d'ouvertures microscopiques dans le film. Ces structures, appelées "méta-atomes", forment un cristal artificiel, plus fin qu'un cheveu humain, qui n'existe pas dans la nature. L'équipe a nommé ce nouveau matériau un "métacristal plasmonique quantique statistique".

Traditionnellement, les matériaux quantiques ont nécessité des températures extrêmement basses, proches du zéro absolu, pour présenter leurs propriétés spéciales. À température ambiante, les vibrations atomiques causées par la chaleur perturbent les effets quantiques délicats que les chercheurs visent à contrôler, limitant ainsi de nombreux matériaux quantiques à la recherche en laboratoire. Le nouveau matériau surmonte ce problème en permettant la différenciation des états quantiques de la lumière sans nécessiter d'équipement cryogénique complexe et coûteux.

Selon les chercheurs, ce matériau fonctionne comme un "filtre statistique" pour les états quantiques. Il peut identifier des différences dans les caractéristiques quantiques de la lumière qui sont difficiles à discerner avec les appareils de mesure traditionnels. Cette capacité permet de diriger différents états quantiques le long de chemins distincts. L'équipe de recherche estime que ce cadre de conception de nouveaux matériaux quantiques est généralisable pour des applications plus larges.

Les applications potentielles du matériau comprennent le transfert d'informations dans les ordinateurs quantiques, ce qui pourrait réduire les coûts d'équipement, ainsi que le développement de réseaux de communication quantique et de capteurs plus efficaces et sensibles. De plus, les chercheurs prévoient d'étudier son utilisation pour améliorer l'efficacité des cellules solaires en absorbant plus efficacement la lumière du soleil et en minimisant la perte d'énergie sous forme de chaleur.