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Dans le monde quantique, le désordre peut engendrer un fluide qui s'écoule sans frottement.
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Dans un milieu fortement désordonné, les particules quantiques se comportent comme des danseurs exécutant des pas en parfaite synchronie : chacun connaît son mouvement et évite les collisions. C'est précisément cet écoulement coordonné sans frottement — la superfluidité — qui est apparu de manière inattendue lors d'une expérience sur une puce quantique supraconductrice. Les scientifiques ont modélisé un système où chaque particule possédait trois « étages » d'énergie et ont observé leur réponse à l'aide d'une méthode proche de la spectroscopie — l'analyse des énergies absorbées, un peu comme la lumière se décompose en arc-en-ciel.
Dans un chaos intense, une phase superfluide est née, rappelant le comportement de l'hélium refroidi presque au zéro absolu. Habituellement, la mesure du désordre — l'entropie — ne fait qu'augmenter, mais ici, le chaos quantique a engendré de l'ordre. Cet effet pourrait se manifester dans divers matériaux, des supraconducteurs à haute température aux atomes ultra-froids. De plus, il s'est avéré que la superfluidité dans le désordre peut être plus robuste que dans des systèmes parfaitement propres — comme si la saleté renforçait l'écoulement.
The emergence of states with long-range correlations in a disordered landscape is rare, as disorder typically suppresses the particle mobility required for long-range coherence. But when more than two energy levels are available per site, disorder can induce resonances that locally enhance mobility. Here we explore phases arising from the interplay between disorder, kinetic energy, and interactions on a superconducting processor with qutrit readout and control. Compressibility measurements distinguish an incompressible Mott insulator from surrounding compressible phases and reveal signatures of glassiness, reflected in non-ergodic behavior. Spatially-resolved two-point correlator measurements identify regions of the phase diagram with a non-vanishing condensate fraction. We also visualize the spectrum by measuring the dynamical structure factor. A linearly-dispersing phonon mode materializes in the superfluid, appearing even when disorder is introduced to the clean Mott insulator. Our results provide strong experimental evidence for disorder-induced superfluidity.
