Les scientifiques ont créé une nouvelle façon de générer de puissantes interactions quantiques, réalisant ainsi la toute première démonstration de quadsqueezing.
Cette avancée rend visibles et utilisables des effets quantiques auparavant cachés pour les technologies avancées.
Des scientifiques d'Oxford démontrent la toute première interaction quantique quad-squeezing
Des chercheurs duUniversité d'Oxfordont réalisé une avancée majeure dans la physique quantique en démontrant un nouveau type d'interaction utilisant un seul ion piégé. En produisant et en contrôlant soigneusement des formes de « compression » de plus en plus complexes – y compris un effet de quatrième ordre appelé quadsqueezing – l’équipe a rendu observables des comportements quantiques qui étaient auparavant hors de portée. La méthode introduit également une nouvelle façon de concevoir et de contrôler ces interactions, avec des applications possibles en simulation quantique, en détection et en informatique. Les résultats ont été publiés le 1er mai dansPhysique naturelle.
Oscillateurs quantiques et leur rôle dans la technologie
De nombreux systèmes physiques se comportent comme de minuscules objets vibrants, semblables à des ressorts ou à des pendules. Dans le monde quantique, on les appelle oscillateurs harmoniques quantiques. Ce cadre peut décrire les ondes lumineuses, les vibrations moléculaires et même le mouvement d'un seul objet piégé.atome.
La capacité de contrôler ces oscillations est essentielle pour toute une série de technologies quantiques, notamment les dispositifs de mesure extrêmement sensibles et les ordinateurs quantiques émergents.
Comment la compression améliore la précision quantique
Une méthode largement utilisée pour contrôler les oscillateurs quantiques est connue sous le nom de compression. En mécanique quantique, il existe des limites à la précision avec laquelle certaines paires de propriétés, telles que la position et l’impulsion, peuvent être mesurées en même temps. La compression redistribue cette incertitude, permettant de mesurer une propriété avec plus de précision au prix d'une incertitude accrue dans l'autre.
Cet effet est déjà utilisé dans des applications réelles. Par exemple, la lumière pressée contribue à améliorer la sensibilité dedes détecteurs tels que.
Aller au-delà de la compression standard
La compression standard n’est qu’une partie d’une classe plus large d’interactions. Les physiciens cherchent depuis longtemps à créer des versions plus complexes, notamment la trisqueeze et la quadsqueeze. Ces effets d’ordre supérieur sont beaucoup plus difficiles à obtenir car ils sont naturellement très faibles et s’affaiblissent encore plus à mesure que l’ordre augmente. En conséquence, ils sont souvent perdus dans le bruit avant de pouvoir être détectés.
Combiner les forces pour amplifier les effets quantiques
Pour surmonter ce défi, l'équipe d'Oxford a développé une nouvelle approche. Au lieu d’essayer directement de produire une interaction faible d’ordre supérieur, ils ont combiné deux forces précisément contrôlées agissant sur un seul ion piégé. Cette méthode fait suite à une théorie proposée en 2021 par le Dr Raghavendra Srinivas et Robert Tyler Sutherland.
Chaque force produit à elle seule un effet simple et prévisible. Toutefois, lorsqu’ils sont utilisés ensemble, ils créent une interaction plus forte qui va au-delà de leurs contributions individuelles. Cet effet résulte de la non-commutativité, où les forces s'influencent mutuellement d'une manière qui amplifie le mouvement résultant de l'ion.
L'auteur principal, le Dr Oana Băzăvan, du Département de physique de l'Université d'Oxford, a déclaré : "En laboratoire, les interactions en dehors des déplacements domicile-travail sont souvent considérées comme une nuisance car elles introduisent une dynamique indésirable. Ici, nous avons adopté l'approche opposée et utilisé cette fonctionnalité pour générer des interactions quantiques plus fortes."
Première démonstration de Quadsqueezing
En utilisant la même configuration expérimentale, les chercheurs ont pu basculer entre différents types de compression. Ils ont produit une compression standard, une trisqueeze et, pour la première fois sur n'importe quelle plate-forme, une quadsqueeze, une interaction de quatrième ordre. En ajustant les fréquences, les phases et les forces des forces appliquées, ils ont pu contrôler quelle interaction apparaissait tout en réduisant les effets indésirables.
Le Dr Oana Băzăvan a déclaré : "Le résultat est plus que la création d'un nouvel état quantique. Il s'agit d'une démonstration d'une nouvelle méthode d'ingénierie des interactions qui étaient auparavant hors de portée. L'interaction quadsqueezing du quatrième ordre a été générée plus de 100 fois plus rapidement que prévu en utilisant des approches conventionnelles. Cela rend accessibles dans la pratique des effets qui étaient auparavant hors de portée."
Vérifier les états quantiques
L’équipe a confirmé ses résultats en reconstruisant le mouvement quantique de l’ion piégé. Leurs mesures ont révélé des modèles distincts liés à une compression de deuxième, troisième et quatrième ordre. Ces modèles constituaient une preuve claire que chaque type d’interaction avait été produit avec succès.
Expansion vers des systèmes quantiques plus complexes
Les chercheurs appliquent désormais cette méthode à des systèmes plus complexes impliquant plusieurs modes de mouvement. Étant donné que cette technique utilise des outils déjà disponibles sur de nombreuses plates-formes quantiques, elle pourrait devenir une méthode largement applicable pour étudier le comportement quantique avancé.
L’approche a déjà été combinée avec des mesures en milieu de circuit du spin de l’ion pour créer des superpositions flexibles d’états comprimés et pour simuler une théorie de jauge sur réseau.
Le co-auteur de l'étude, le Dr Raghavendra Srinivas (Département de physique, Université d'Oxford), qui a supervisé les travaux, a déclaré : « Fondamentalement, nous avons démontré un nouveau type d'interaction qui nous permet d'explorer la physique quantique en territoire inexploré, et nous sommes véritablement enthousiasmés par les découvertes à venir.
Référence : « Squeezing, trisqueezing and quadsqueezing in a hybrid oscillator-spin system » par O. Băzăvan, S. Saner, D. J. Webb, E. M. Ainley, P. Drmota, D. P. Nadlinger, G. Araneda, D. M. Lucas, C. J. Ballance et R. Srinivas, 1er mai 2026,Physique naturelle.
DOI : 10.1038/s41567-026-03222-6
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Les scientifiques ont créé une nouvelle façon de générer de puissantes interactions quantiques, réalisant ainsi la toute première démonstration de quadsqueezing.
Cette avancée rend visibles et utilisables des effets quantiques auparavant cachés pour les technologies avancées.
Des scientifiques d'Oxford démontrent la toute première interaction quantique quad-squeezing
Des chercheurs duUniversité d'Oxfordont réalisé une avancée majeure dans la physique quantique en démontrant un nouveau type d'interaction utilisant un seul ion piégé. En produisant et en contrôlant soigneusement des formes de « compression » de plus en plus complexes – y compris un effet de quatrième ordre appelé quadsqueezing – l’équipe a rendu observables des comportements quantiques qui étaient auparavant hors de portée. La méthode introduit également une nouvelle façon de concevoir et de contrôler ces interactions, avec des applications possibles en simulation quantique, en détection et en informatique. Les résultats ont été publiés le 1er mai dansPhysique naturelle.
Oscillateurs quantiques et leur rôle dans la technologie
De nombreux systèmes physiques se comportent comme de minuscules objets vibrants, semblables à des ressorts ou à des pendules. Dans le monde quantique, on les appelle oscillateurs harmoniques quantiques. Ce cadre peut décrire les ondes lumineuses, les vibrations moléculaires et même le mouvement d'un seul objet piégé.atome.
La capacité de contrôler ces oscillations est essentielle pour toute une série de technologies quantiques, notamment les dispositifs de mesure extrêmement sensibles et les ordinateurs quantiques émergents.
Comment la compression améliore la précision quantique
Une méthode largement utilisée pour contrôler les oscillateurs quantiques est connue sous le nom de compression. En mécanique quantique, il existe des limites à la précision avec laquelle certaines paires de propriétés, telles que la position et l’impulsion, peuvent être mesurées en même temps. La compression redistribue cette incertitude, permettant de mesurer une propriété avec plus de précision au prix d'une incertitude accrue dans l'autre.
Cet effet est déjà utilisé dans des applications réelles. Par exemple, la lumière pressée contribue à améliorer la sensibilité dedes détecteurs tels que.
Aller au-delà de la compression standard
La compression standard n’est qu’une partie d’une classe plus large d’interactions. Les physiciens cherchent depuis longtemps à créer des versions plus complexes, notamment la trisqueeze et la quadsqueeze. Ces effets d’ordre supérieur sont beaucoup plus difficiles à obtenir car ils sont naturellement très faibles et s’affaiblissent encore plus à mesure que l’ordre augmente. En conséquence, ils sont souvent perdus dans le bruit avant de pouvoir être détectés.
Combiner les forces pour amplifier les effets quantiques
Pour surmonter ce défi, l'équipe d'Oxford a développé une nouvelle approche. Au lieu d’essayer directement de produire une interaction faible d’ordre supérieur, ils ont combiné deux forces précisément contrôlées agissant sur un seul ion piégé. Cette méthode fait suite à une théorie proposée en 2021 par le Dr Raghavendra Srinivas et Robert Tyler Sutherland.
Chaque force produit à elle seule un effet simple et prévisible. Toutefois, lorsqu’ils sont utilisés ensemble, ils créent une interaction plus forte qui va au-delà de leurs contributions individuelles. Cet effet résulte de la non-commutativité, où les forces s'influencent mutuellement d'une manière qui amplifie le mouvement résultant de l'ion.
L'auteur principal, le Dr Oana Băzăvan, du Département de physique de l'Université d'Oxford, a déclaré : "En laboratoire, les interactions en dehors des déplacements domicile-travail sont souvent considérées comme une nuisance car elles introduisent une dynamique indésirable. Ici, nous avons adopté l'approche opposée et utilisé cette fonctionnalité pour générer des interactions quantiques plus fortes."
Première démonstration de Quadsqueezing
En utilisant la même configuration expérimentale, les chercheurs ont pu basculer entre différents types de compression. Ils ont produit une compression standard, une trisqueeze et, pour la première fois sur n'importe quelle plate-forme, une quadsqueeze, une interaction de quatrième ordre. En ajustant les fréquences, les phases et les forces des forces appliquées, ils ont pu contrôler quelle interaction apparaissait tout en réduisant les effets indésirables.
Le Dr Oana Băzăvan a déclaré : "Le résultat est plus que la création d'un nouvel état quantique. Il s'agit d'une démonstration d'une nouvelle méthode d'ingénierie des interactions qui étaient auparavant hors de portée. L'interaction quadsqueezing du quatrième ordre a été générée plus de 100 fois plus rapidement que prévu en utilisant des approches conventionnelles. Cela rend accessibles dans la pratique des effets qui étaient auparavant hors de portée."
Vérifier les états quantiques
L’équipe a confirmé ses résultats en reconstruisant le mouvement quantique de l’ion piégé. Leurs mesures ont révélé des modèles distincts liés à une compression de deuxième, troisième et quatrième ordre. Ces modèles constituaient une preuve claire que chaque type d’interaction avait été produit avec succès.
Expansion vers des systèmes quantiques plus complexes
Les chercheurs appliquent désormais cette méthode à des systèmes plus complexes impliquant plusieurs modes de mouvement. Étant donné que cette technique utilise des outils déjà disponibles sur de nombreuses plates-formes quantiques, elle pourrait devenir une méthode largement applicable pour étudier le comportement quantique avancé.
L’approche a déjà été combinée avec des mesures en milieu de circuit du spin de l’ion pour créer des superpositions flexibles d’états comprimés et pour simuler une théorie de jauge sur réseau.
Le co-auteur de l'étude, le Dr Raghavendra Srinivas (Département de physique, Université d'Oxford), qui a supervisé les travaux, a déclaré : « Fondamentalement, nous avons démontré un nouveau type d'interaction qui nous permet d'explorer la physique quantique en territoire inexploré, et nous sommes véritablement enthousiasmés par les découvertes à venir.
Référence : « Squeezing, trisqueezing and quadsqueezing in a hybrid oscillator-spin system » par O. Băzăvan, S. Saner, D. J. Webb, E. M. Ainley, P. Drmota, D. P. Nadlinger, G. Araneda, D. M. Lucas, C. J. Ballance et R. Srinivas, 1er mai 2026,Physique naturelle.
DOI : 10.1038/s41567-026-03222-6
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