Les physiciens transforment des particules de lumière en gaz unidimensionnel révolutionnaire

ParisDes chercheurs des universités de Bonn et de Kaiserslautern-Landau (RPTU) ont réussi à créer un gaz unidimensionnel en utilisant des particules de lumière. Cette avancée leur a permis de vérifier pour la première fois des théories sur la formation de cet état de la matière. Leurs résultats ont été publiés dans la revue "Nature Physics".

Les chercheurs ont recueilli des photons dans une petite zone tout en les refroidissant simultanément. Ils ont utilisé une méthode de structuration détaillée pour piéger les photons dans de minuscules structures. Ces polymères restreignent le mouvement des photons à une seule direction.

Aspects clés de l'expérience :

• Confinement de photons dans de minuscules récipients remplis d'une solution colorante.
• Utilisation d'un laser pour exciter la solution, entraînant des réflexions multiples des photons entre les parois réfléchissantes.
• Application de structures en polymère transparent sur les surfaces réfléchissantes pour piéger les photons.

Refroidir un gaz de photons peut provoquer une condensation, mais dans un gaz unidimensionnel, ce processus devient moins évident en raison des fluctuations thermiques. Par conséquent, ces systèmes se comportent différemment de leurs homologues bidimensionnels. Même si les transitions de phase sont moins marquées dans les systèmes unidimensionnels, elles restent influencées par la physique quantique.

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Cette recherche est cruciale pour l'optique quantique. Examiner comment les dimensions évoluent pourrait ouvrir la voie à de nouvelles applications. Par exemple, cette configuration pourrait améliorer les capteurs quantiques ou optimiser certains composants des ordinateurs quantiques.

La capacité de contrôler finement les dimensions du gaz de photons ouvre de nouvelles perspectives de recherche :

• Contrôle amélioré des points de transition de phase dans les systèmes quantiques.
• Nouvelles méthodes de manipulation de la lumière dans des environnements confinés.
• Applications potentielles dans le traitement de l'information quantique.
• Avancée dans l'étude des gaz quantiques dégénérés.

Les fluctuations thermiques influencent les gaz de photons unidimensionnels en engendrant des variations de comportement dans différentes zones. Ces fluctuations rendent la transition de phase moins précise. En comprenant et en réduisant ces fluctuations, nous pouvons stabiliser les systèmes quantiques et les rendre plus fiables.

À mesure que les scientifiques améliorent leur maîtrise des systèmes unidimensionnels, nous pouvons anticiper encore plus de progrès à l'avenir. Bien que ces recherches soient encore fondamentales, elles pourraient mener à de nouvelles technologies quantiques. Cette étude a été financée par le Conseil Européen de la Recherche (CER) et la Fondation Allemande pour la Recherche (DFG).