Dans le monde minuscule, la lumière et la matière obéissent à des lois difficiles à calculer même avec un superordinateur. Les physiciens construisent des « simulateurs quantiques » spéciaux : des dispositifs où des atomes froids jouent le rôle de particules et de champs. Mais jusqu'à présent, ces simulateurs ne pouvaient représenter le champ que de la manière la plus simple : comme s'il était soit présent, soit absent. Or, la vraie lumière possède une infinité de nuances.
La nouvelle étude propose un simulateur où le champ peut prendre trois états différents. Les atomes sont disposés dans un réseau de faisceaux laser, légèrement incliné, comme un escalier aux marches inégales. Grâce à cela, les atomes interagissent de telle sorte que les combinaisons souhaitées se conservent d'elles-mêmes — un peu comme l'eau dans des vases communicants qui s'égalise toujours. Ce « mécanisme de protection » empêche le système de dévier de la bonne trajectoire.
La vérification sur modèle informatique a montré que même lors de changements brusques des conditions, le système continue de suivre précisément les lois de l'électrodynamique. Cela ouvre la voie à des simulations quantiques plus réalistes, où la lumière et la matière interagissent dans toute leur plénitude.
Les atomes froids dans ces dispositifs sont refroidis à des millionièmes de degré au-dessus du zéro absolu — à cette température, ils sont presque immobiles et deviennent dociles.
L'idée du simulateur quantique fait écho au « calculateur de réalité » de la nouvelle de Stanislas Lem, où les processus physiques remplacent les calculs mathématiques.