Duo quantique à la limite express
Dans un résonateur supraconducteur, la lumière ne se contente pas de se réfléchir : elle enlace le qubit si étroitement que leur danse commune ne peut plus être décrite par les vieux manuels. Les chercheurs ont pris un nanofil d'arséniure d'indium, en ont fait un qubit supraconducteur et l'ont placé dans un résonateur micro-onde. Avec un couplage ultra-fort, l'énergie du système ne s'additionne plus comme sur une règle : les marches de l'escalier des niveaux quantiques se courbent, et les transitions entre elles se décalent.
Malgré ce couplage si intime, le qubit a conservé sa contrôlabilité : les chercheurs ont effectué des opérations cohérentes et mesuré le temps de vie de l'état quantique. Il s'est avéré comparable à celui des qubits hors du régime de couplage ultra-fort. Cela signifie que les qubits hybrides semi-conducteur-supraconducteur peuvent fonctionner dans un régime extrême, où les portes quantiques s'exécutent plus rapidement et où de nouveaux effets deviennent accessibles à l'expérimentation.
Le couplage ultra-fort apparaît lorsque la force d'interaction entre la lumière et la matière atteint une fraction notable de la fréquence de la lumière elle-même — comme deux pendules reliés par un ressort qui oscillent à l'unisson, mais avec un rythme déformé.
Dans le roman de Greg Egan « La Cité des permutants », les héros vivent dans une simulation où les états quantiques peuvent être réécrits à la volée — le couplage ultra-fort pourrait être un pas matériel vers une telle flexibilité.