La découverte de la limite de temps de Planckian ouvre des portes aux nouvelles technologies quantiques

Une équipe de recherche conjointe du Japon a observé des «fermions lourds», des électrons avec une masse considérablement améliorée, présentant un enchevêtrement quantique régi par le temps planckien – l’unité fondamentale de temps en mécanique quantique. Cette découverte ouvre des possibilités passionnantes pour exploiter ce phénomène dans des matériaux à semi-conducteurs afin de développer un nouveau type d’ordinateur quantique. Les résultats sont publiés dans MATÉRIAUX QUANTUM NPJ.

Les fermions lourds surviennent lorsque des électrons de conduction dans un solide interagissent fortement avec les électrons magnétiques localisés, augmentant efficacement leur masse. Ce phénomène conduit à des propriétés inhabituelles comme la supraconductivité non conventionnelle et est un thème central de la physique de la matière condensée. Le cérium-rhodium-tin (CERHSN), le matériau étudié dans cette recherche, appartient à une classe de systèmes de fermion lourds avec une structure de treillis quasi-kagome, connue pour ses effets de frustration géométrique.

Les chercheurs ont étudié l’état électronique de CERHSN, connu pour avoir présenté un comportement liquide non Fermi à des températures relativement élevées. Des mesures précises des spectres de réflectance de CERHSN ont révélé que le comportement liquide non Fermi persistant jusqu’à près de la température ambiante, avec de fortes durées de vie des électrons approchant de la limite planckienne. Le comportement spectral observé, décrivable par une seule fonction, indique fortement que les électrons lourds dans CERHSN sont quantiques enchevêtrés.

Le Dr Shin-ichi Kimura de l’Université d’Osaka, qui a dirigé la recherche, explique: “Nos résultats démontrent que les fermions lourds dans cet état critique quantique sont en effet enchevêtrés, et cet enchevêtrement est contrôlé par le temps Planckian. Cette observation directe est une étape significative vers la compréhension de l’interaction complexe entre l’entanquetage quantique et le comportement de la fermion lourde.”

L’intrication quantique est une ressource clé pour l’informatique quantique, et la capacité de le contrôler et de le manipuler dans des matériaux à semi-conducteurs comme CERHSN offre une voie potentielle vers de nouvelles architectures informatiques quantiques. Le délai de Planckian observé dans cette étude fournit des informations cruciales pour la conception de ces systèmes.

Des recherches supplémentaires sur ces états enchevêtrés pourraient révolutionner le traitement de l’information quantique et débloquer de nouvelles possibilités dans les technologies quantiques. Cette découverte fait non seulement progresser notre compréhension des systèmes d’électrons fortement corrélés, mais ouvre également la voie à des applications potentielles dans les technologies quantiques de nouvelle génération.