Des physiciens ont fait interagir des photons avec des paires d'atomes pour la première fois

L’humanité s’oriente vers l’utilisation généralisée de technologies basées sur la physique quantique.

Mais pour y parvenir, il faut d'abordmaître qui fait interagir la lumière avec la matière ou, plus précisément, les photons avec les atomes. Le domaine de pointe de l’électrodynamique quantique des résonateurs (EDQ) est dans une certaine mesure responsable de ces technologies. Aujourd’hui, il est déjà utilisé dans les réseaux quantiques et le traitement de l’information quantique. Mais il reste encore beaucoup de chemin à parcourir. Les interactions actuelles entre la lumière et la matière sont limitées à des atomes uniques, ce qui limite la capacité humaine à les étudier en tant que systèmes complexes impliqués dans les technologies quantiques.

Dans le nouveau travail, les chercheurs ont utiliséGaz de Fermi (ou idéal Fermi - gaz Dirac). C'est un gaz composé de particules qui satisfont aux statistiques de Fermi - Dirac, c'est-à-dire qu'elles ont une faible masse et une concentration élevée. Par exemple, des électrons dans un métal. «En l'absence de photons, le gaz peut être produit dans un état où les atomes interagissent les uns avec les autres pour former des paires faiblement couplées», explique Jean-Philippe Brantou de la Faculté des sciences fondamentales de l'EPFL. "Lorsque la lumière frappe un gaz, certaines de ces vapeurs sont converties en molécules chimiquement liées, absorbées par les photons."

Le concept clé derrière le nouvel effet estque cela se passe "de manière cohérente". Cela signifie qu'un photon est absorbé pour transformer quelques atomes en une molécule, puis réémis et ainsi de suite plusieurs fois. "Cela signifie que le système para-photonique forme un nouveau type d'état particulaire, que nous avons appelé" polariton-polariton apparié "- explique le scientifique. "Cela est devenu possible dans un système où les photons sont confinés à un seul endroit, où ils doivent interagir fortement avec les atomes."

Les polaritons appariés hybrides acquièrent certaines des propriétés des photons. Cela signifie qu'ils peuvent être mesurés par des méthodes optiques. Ils acquièrent également certaines des propriétés d'un gaz de Fermi, concluent les scientifiques.

« Certaines des propriétés très complexes du gazsont convertis en propriétés optiques mesurables directement, même sans perturber le système. À l'avenir, la technologie sera utile en chimie quantique : les scientifiques ont démontré pour la première fois comment certaines réactions chimiques peuvent être produites de manière cohérente à l'aide de photons uniques.

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