En 2012, le physicien Frank Wilczek avançait une drôle de théorie: selon lui, il existe une structure composée d’un groupe de particules qui se déplacent et retournent périodiquement à leur état d’origine; il a baptisé cette structure, « cristal temporel ».
Cette appellation relèverait de ce qui est observé dans un cristal « classique ». En effet, la structure d’un cristal normal montrerait une répétition d’un motif dans différentes directions de l’espace. Toutefois, dans un cristal temporel, la répétition du motif se fait de manière périodique dans le temps, comme un oscillateur. Le physicien ajoute également que le cristal temporel est à distinguer d’un mouvement perpétuel. Ce cristal n’émet aucune énergie, notamment par rayonnement de son énergie de rotation.
Les chercheurs ont utilisé Sycamore, l’ordinateur quantique de Google
Or, un certain nombre de physiciens jugent cette structure comme impossible, en plus de l’accuser de bafouer l’équilibre thermodynamique. Des équipe de chercheurs de Google, de Stanford, de Princeton et d’autres universités ont voulu démontrer la réalité concrète des cristaux temporels en utilisant l’ordinateur quantique de Google, Sycamore.
Dans une prépublication, version d’article universitaire qui n’a pas encore été examinée par des pairs et qui n’est pas encore une publication officielle, les chercheurs ont ainsi affirmé avoir réussi à créer un cristal temporel.
Les auteurs ont déclaré avoir utilisé « un protocole d’inversion du temps qui discrimine la décohérence externe de la thermalisation intrinsèque et tire parti de la typicité quantique pour contourner le coût exponentiel d’un échantillonnage dense du spectre propre ».
Les cristaux temporels comporteraient trois éléments
Apparemment, le cristal temporel serait composé de trois éléments de base:
Le premier élément est une « localisation à plusieurs corps »: il s’agit d’une rangée de particules ayant chacune sa propre orientation dans un mélange de configurations à basses et hautes énergies.
Le deuxième élément, un état localisé secondaire à plusieurs corps ou ordre d’état propre, est une inversion de toutes les orientations de ces particules créant une version miroir.
Le troisième élément s’appelle le « cristal temporel de Floquet »: il s’agit de l’application de la lumière laser provoquant un cycle d’états qui passe de normal à miroir, et de miroir à normal, cela sans utiliser l’énergie nette du laser lui-même.
Les chercheurs déclarent que cette recherche démontre « une approche évolutive pour étudier les phases de non-équilibre de la matière sur les processeurs quantiques actuels ». En d’autres termes, les ordinateurs quantiques pourraient permettre d’étudier la dynamique intrinsèque de la matière.