En envoyant une séquence d’impulsions laser basée sur les nombres de Fibonacci à des atomes à l’intérieur d’un ordinateur quantique, les physiciens ont créé une phase de matière jusqu’alors non détectée. Ce qui est fascinant avec cette phase, c’est qu’elle se comporte comme si elle avait deux dimensions temporelles alors qu’elle a un flux temporel singulier. Les chercheurs ont utilisé 10 ions atomiques d’un élément appelé ytterbium, qui sont maintenus et contrôlés individuellement par des champs électriques produits par un piège à ions. Ces ions peuvent être manipulés (ou mesurés) à l’aide d’impulsions laser. Les scientifiques pensent que cela les aiderait à stocker des informations de manière plus exempte d’erreurs. Cela devrait ouvrir la voie au développement d’ordinateurs quantiques capables de conserver des informations pendant une longue période sans déformation ni perte de données.
Les physiciens à l’origine de cette découverte n’avaient pas pour objectif de créer une phase avec un temps supplémentaire théorique. Ils souhaitaient plutôt créer une nouvelle phase de la matière en plus de celles qui existent déjà, comme le liquide, le solide et le gaz.
L’équipe a entrepris de construire une nouvelle phase de l’ordinateur quantique appelée le processeur quantique H1. Il est composé de 10 ions d’ytterbium qui sont contrôlés avec précision par des lasers à l’intérieur d’une chambre à vide. Dans l’étude, l’équipe a exploré un ensemble spécial de phases appelées phases topologiques. Lors du passage d’une phase à l’autre, la rupture des symétries physiques apparaît comme la caractéristique principale. Même la création d’une nouvelle phase topologique dans un ordinateur quantique repose sur la rupture des symétries. Cependant, dans la nouvelle phase de la matière, on a observé que la symétrie était brisée dans le temps plutôt que dans l’espace.
Pour réaliser l’expérience, les chercheurs ont utilisé la séquence de Fibonacci, dans laquelle le nombre suivant de la séquence est créé en ajoutant les deux précédents. La pulsation de Fibonacci a créé une symétrie temporelle qui était ordonnée sans jamais se répéter, tout comme un quasicristal dans l’espace.
“Le système obtient essentiellement une symétrie bonus à partir d’une dimension temporelle supplémentaire inexistante”, ont déclaré les chercheurs du Center for Computational Quantum Physics du Flatiron Institute à New York. Les observations ont été décrites dans un article publié dans Nature.
L’équipe a observé que la nouvelle impulsion quasi-périodique de Fibonacci a entraîné une phase topographique qui a empêché la perte de données du système pendant la totalité des 5,5 secondes. Cela signifie qu’ils ont obtenu une phase immunisée contre la décohérence pendant beaucoup plus longtemps.
