Un disque tremblant figé dans l'immobilité quantique express
Refroidi presque jusqu'au zéro absolu grâce à de l'hélium liquide, un disque semi-conducteur a atteint un niveau d'entropie si bas que ses vibrations thermiques sont devenues inférieures à un phonon — le quantum du son. Une corde de guitare ordinaire, après un pincement, génère des milliards de phonons ; ici, il y en a moins d'un, comme une corde figée dans l'incertitude quantique : à la fois en mouvement et immobile.
Pour mesurer ce mouvement microscopique, les chercheurs ont placé une fine fibre optique près du disque. La lumière, en touchant le disque, se diffusait et révélait les phonons. Cette méthode — la spectroscopie des bandes latérales de Brillouin — a montré que le disque contenait en moyenne 0,66 phonon. Cependant, la lumière de mesure elle-même réchauffait légèrement le disque, entravant le refroidissement complet — comme un archet qui, au lieu d'apaiser la corde, ajoute des vibrations.
Un tel contrôle sur un objet macroscopique efface la frontière entre notre monde et le monde quantique. Les systèmes refroidis quantiquement deviendront le cœur de capteurs capables de détecter les ondes gravitationnelles ou des molécules individuelles.
Le refroidissement du disque utilise un mélange d'hélium-3 et d'hélium-4 liquides : lors de la séparation du mélange, de la chaleur est extraite — un peu comme la sueur qui s'évapore refroidit la peau, mais de manière bien plus efficace.