Google vient de créer un cristal temporel

Il y a 5 ans de cela, Norman Yao, physicien de l’université de Berkeley, a décrit pour la première fois le processus de fabrication d’un cristal temporel. Il s’agit d’une nouvelle forme de matière dont les motifs se répètent dans le temps et non dans l’espace. Contrairement aux autres types de cristaux comme le rubis ou l’émeraude, les cristaux temporels n’existeraient que pendant une fraction de seconde.

Un homme manipulant une boule de cristal

À présent, il est temps d’apporter une touche d’innovation aux cristaux temporels. La proposition initiale de Norman Yao a permis de nouvelles découvertes à l’aide de nouvelles connaissances. Il s’agit du fait que les cristaux temporels se présentent sous de nombreuses formes différentes, chaque forme étant stabilisée par un mécanisme distinct.

Grâce à de nouvelles architectures quantiques, bon nombre de laboratoires ont presque réussi à produire différentes versions de corps du cristal temporel. Le cristal temporel utilise le désordre pour maintenir les qubits quantiques périodiquement dans un état continu d’agitation subharmonique.

Un ordinateur quantique équipé d’un diamant

Les fruits de la collaboration entre Norman Yao et ses collègues du QuTech ont été présentés dans un article publié dans la revue Science la semaine dernière. Les travaux ont été menés dans le cadre d’un partenariat entre l’Université de Technologie de Delft et le TNO, un groupe de recherche indépendant aux Pays-Bas. Ce partenariat a permis la création d’un cristal à temps discret localisé dans plusieurs corps qui a duré environ huit secondes, correspondant à 800 périodes d’oscillation.

Les chercheurs ont utilisé un ordinateur quantique équipé d’un diamant. De cette pierre sont intégrés les bits quantiques (analogue aux bits binaires des ordinateurs numériques) sous forme de spins nucléaires d’atomes de carbone 13. Le spin est une forme intrinsèque de moment angulaire porté par les particules élémentaires en mécanique quantique.

Un type de matériau hors équilibre

Les résultats ont ensuite étés reproduits dans une expérience quasi simultanée par des chercheurs de Google, Stanford et Princeton à l’aide du Sycamore. Il s’agit de l’ordinateur quantique supraconducteur de Google.

Pour la démonstration, ils ont utilisé 20 qubits constitués de bandes d’aluminium supraconductrices dont l’existence a duré environ huit dixièmes de seconde. Les cristaux temporels de Google et de QuTech sont appelés « phases des matières de Floquet », qui sont un type de matériau hors équilibre.

« Il est extrêmement excitant que de multiples percées expérimentales se produisent simultanément. Toutes ces différentes plateformes se complètent les unes les autres. L’expérience de Google utilise deux fois plus de qubits ; notre cristal de temps vit environ 10 fois plus longtemps. »

Tim Taminiau, chercheur principal chez QuTech