Une équipe de scientifiques en Finlande a détecté une impulsion énergétique inférieure à un zeptojoule, soit moins d'un trillionnième de milliardième de joule. C'est à peu près l'énergie nécessaire pour soulever un seul globule rouge d'un nanomètre dans la gravité terrestre. Cette mesure est l'un des plus petits signaux énergétiques jamais enregistrés.
Un capteur fabriqué à partir de deux types de métal
L'appareil est un calorimètre, un instrument qui mesure de minuscules variations de chaleur. Des chercheurs de l'Université Aalto, en collaboration avec la société d'informatique quantique IQM et le Centre de recherche technique de Finlande (VTT), ont construit le capteur à partir d'une combinaison de supraconducteurs et de conducteurs normaux. Les supraconducteurs permettent à l'électricité de circuler sans résistance. Les conducteurs normaux y résistent. Ce mélange rend la supraconductivité fragile. Même une légère augmentation de température l'affaiblit immédiatement. L'équipe a envoyé une impulsion micro-onde dans le capteur et a soigneusement filtré le signal. Ils ont confirmé avoir détecté une impulsion électromagnétique de 0,83 zeptojoule. Selon les chercheurs, c'est la première fois qu'un dispositif calorimétrique atteint une telle sensibilité.
Pourquoi cela compte pour les ordinateurs quantiques et la matière noire
Cette avancée pourrait un jour permettre aux scientifiques de compter des photons individuels, un objectif de longue date en technologie quantique et en astrophysique. Les photons sont les particules qui transportent la lumière, et les compter un par un donnerait aux chercheurs un nouveau niveau de contrôle sur les systèmes quantiques. La même précision pourrait aider à améliorer les ordinateurs quantiques, qui reposent sur la manipulation de minuscules états énergétiques. Le capteur pourrait également aider à détecter des particules de matière noire venues de l'espace. L'équipe souhaite rendre le dispositif capable de mesurer des signaux arrivant à tout moment, ce qui est important pour détecter les axions de matière noire.
La suite
La recherche a été dirigée par le professeur académicien Mikko Möttönen à l'Université Aalto. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Electronics. Le capteur fonctionne à des températures ultrabasses et repose sur la nature fragile de la supraconductivité. L'équipe indique que la prochaine étape est de faire fonctionner le détecteur avec un timing d'entrée arbitraire. Cela ouvrirait la voie à des applications pratiques dans l'informatique quantique et la recherche de matière noire. Pour l'instant, le capteur établit un record de sensibilité, un outil capable de mesurer une énergie à une échelle autrefois inaccessible.
