Des scientifiques de l'Université d'Innsbruck ont découvert qu'un gaz quantique fortement interagissant peut cesser d'absorber de l'énergie lorsqu'il est repeatedly stimulé par des impulsions laser, entrant dans un état stable appelé localisation dynamique à plusieurs corps. Cela défie les attentes classiques de chauffage inévitable dans les systèmes stimulés. La découverte met en lumière le rôle de la cohérence quantique pour maintenir l'ordre au milieu d'une stimulation constante.
Des chercheurs du groupe de Hanns Christoph Nägerl au Département de Physique Expérimentale de l'Université d'Innsbruck ont réalisé une expérience utilisant un fluide quantique unidimensionnel composé d'atomes fortement interagissants refroidis à seulement quelques nanokelvins au-dessus du zéro absolu. Ils ont appliqué une lumière laser pour créer un potentiel de réseau qui s'allumait et s'éteignait rapidement, stimulant efficacement les atomes de manière répétée. Initialement, les atomes absorbaient de l'énergie comme prévu, mais après une courte période, leur distribution de moment s'est figée et l'absorption d'énergie cinétique a cessé. Le système a atteint un état de localisation dynamique à plusieurs corps (MBDL), où la cohérence quantique et l'intrication à plusieurs corps ont empêché la thermalisation et le comportement diffus malgré des interactions et une stimulation continues. «Dans cet état, la cohérence quantique et l'intrication à plusieurs corps empêchent le système de se thermaliser et d'afficher un comportement diffus, même sous stimulation externe soutenue», a expliqué Nägerl. «La distribution de moment se fige essentiellement et conserve la structure qu'elle a.» L'auteur principal, Yanliang Guo, a noté l'ordre inattendu : «Nous nous attendions initialement à ce que les atomes commencent à voler dans tous les sens. Au lieu de cela, ils se sont comportés de manière étonnamment ordonnée.» Le collaborateur théorique Lei Ying, de l'Université de Zhejiang, a souligné le résultat contre-intuitif : «Ce n'est pas ce à quoi nous nous attendions naïvement. Ce qui est frappant, c'est le fait qu'en système fortement stimulé et fortement interagissant, la cohérence à plusieurs corps peut manifestement arrêter l'absorption d'énergie. Cela va à l'encontre de notre intuition classique et révèle une stabilité remarquable ancrée dans la mécanique quantique.» Pour tester la robustesse, l'équipe a introduit de l'aléatoire dans la séquence de stimulation, ce qui a rapidement perturbé la localisation. La dispersion de moment a repris, et l'absorption d'énergie a augmenté sans limite, soulignant le rôle essentiel de la cohérence quantique. Cette découverte, publiée dans Science (2025 ; 389 (6761) : 716), a des implications potentielles pour les technologies quantiques. Prévenir le chauffage reste un défi clé pour les simulateurs et ordinateurs quantiques, qui dépendent de la préservation d'états délicats contre la décohérence. «Cette expérience fournit une manière précise et hautement réglable d'explorer comment les systèmes quantiques peuvent résister à l'attraction du chaos», a déclaré Guo. Le travail a été soutenu par le Fonds Autrichien de la Science FWF, l'Agence Autrichienne de Promotion de la Recherche FFG et l'Union Européenne.