Des chercheurs ont produit le cristal temporel le plus complexe à ce jour en utilisant un ordinateur quantique supraconducteur IBM. Ce matériau quantique bidimensionnel répète sa structure dans le temps, cyclant à travers des configurations indéfiniment. Cette réalisation fait avancer la compréhension des systèmes quantiques et leur potentiel pour la conception de matériaux.
Les cristaux temporels diffèrent des cristaux traditionnels, qui présentent des motifs atomiques répétés dans l'espace. Au lieu de cela, les cristaux temporels exhibent un motif qui se répète dans le temps, maintenant leurs configurations sans apport d'énergie externe, tant que l'interférence environnementale est minimale. Nicolás Lorente au Donostia International Physics Center en Espagne, avec des collègues, a utilisé 144 qubits supraconducteurs dans un agencement en nid d'abeille sur un ordinateur quantique IBM. Chaque qubit simulait une particule avec un spin quantique, similaire aux composants dans des matériaux quantiques comme les aimants. En modulant les interactions entre ces qubits dans le temps avec des motifs de force spécifiques, l'équipe a généré un cristal temporel bidimensionnel — plus complexe que les versions unidimensionnelles précédentes. Cette configuration a permis aux chercheurs de cartographier le diagramme de phases du système, illustrant tous les états possibles sous des conditions variables, similaire à la façon dont un diagramme de phases de l'eau indique les phases solide, liquide ou gazeuse en fonction de la température et de la pression. Jamie Garcia chez IBM, non impliqué dans l'étude, a noté que ce travail « pourrait être le premier de nombreux pas qui pourraient éventuellement mener à des ordinateurs quantiques aidant à concevoir de nouveaux matériaux basés sur une image plus complète de toutes les propriétés possibles qu'un système quantique peut avoir, y compris celles aussi étranges que les cristaux temporels ». Les équations sous-jacentes se sont avérées trop complexes pour les ordinateurs conventionnels sans approximations, soulignant les avantages de l'informatique quantique. Cependant, les erreurs quantiques ont nécessité une vérification croisée avec des méthodes classiques pour évaluer la fiabilité. Biao Huang à l'Université de l'Académie chinoise des sciences a déclaré : « Les systèmes bidimensionnels sont pratiquement très difficiles à simuler numériquement, donc la simulation quantique à grande échelle avec plus de 100 qubits devrait fournir un point d'ancrage pour les recherches futures ». Cette avancée relie les cristaux temporels à des applications dans les capteurs quantiques et approfondit les connaissances sur la matière quantique. Les résultats paraissent dans Nature Communications (DOI : 10.1038/s41467-025-67787-1).