Assembler la matière quantique atome par atome

Depuis une vingtaine d’années, les physiciens apprennent à manipuler des objets quantiques individuels : atomes, ions, molécules, circuits quantiques, etc. Ils savent désormais construire « atome par atome » une matière quantique synthétique. En contrôlant les interactions entre atomes, ils étudient les propriétés de ces systèmes élémentaires : magnétisme, transport d'excitations, supraconductivité... Plus récemment, on s'est rendu compte que ces machines quantiques pouvaient trouver des applications dans l'industrie.

Cette présentation introduira un exemple de système quantique synthétique, basé sur des ensembles d'atomes individuels refroidis par laser et piégés dans des réseaux de pinces optiques. En excitant les atomes avec des lasers, les chercheurs contôlent leurs interactions et étudient ainsi les propriétés magnétiques d’une centaine d’atomes dans un régime où les simulations par les méthodes numériques habituelles sont déjà très difficiles. Certains aspects de cette recherche ont conduit à la création de la société Pasqal, dont Antoine Browaeys est l’un des co-fondateurs. À plus long terme, ces travaux pourraient permettre de développer un ordinateur quantique.

Expérimentateur, spécialiste de physique quantique, Antoine Browaeys est membre de l'Académie des sciences et directeur de recherche au CNRS, au Laboratoire Charles Fabry (CNRS/Institut d'optique Graduate School), en région parisienne.