Deux diapasons dans une salle supraconductrice ✛
Dans une grande salle, deux diapasons reposent sur des supports pivotants. Chacun est accordé sur sa propre note, mais si l'on fait pivoter les supports selon le bon angle, les diapasons se mettent à sonner à l'unisson, échangeant leurs oscillations à travers l'air. Dans l'expérience menée au laboratoire de technologies quantiques, le rôle des diapasons était joué par deux bandes de permalloy, un alliage de nickel et de fer qui s'aimante et se désaimante facilement. Les bandes, longues d'environ 900 micromètres et épaisses de seulement 30 nanomètres, reposaient sur un résonateur supraconducteur, une piste plate capable de stocker des oscillations micro-ondes, comme la salle stocke le son.
Les bandes ont été placées selon un angle de 50 degrés l'une par rapport à l'autre. Si l'on fait pivoter le champ externe de 25 degrés dans un sens, une bande se trouve accordée sur la fréquence du résonateur ; si on le fait pivoter de 25 degrés dans l'autre sens, c'est la deuxième bande qui entre en résonance. À une température de 1,6 K, lorsque le supraconducteur fonctionne sans pertes, les deux bandes se sont couplées simultanément au résonateur. La force de couplage s'est même révélée supérieure à celle d'une bande unique : environ 171,5 mégahertz contre 140. Cela signifie que les deux bandes ne se contentaient pas de rester côte à côte, mais interagissaient l'une avec l'autre via le résonateur commun, comme deux diapasons amplifient le son lorsqu'ils se trouvent dans la même salle.
Auparavant, pour accorder chaque résonateur magnétique, il fallait installer une bobine séparée, qui prenait de la place et gênait la miniaturisation. Dans ce nouveau travail, l'accord est obtenu uniquement par la rotation du champ externe, ce qui facilite la disposition de nombreux éléments sur une même puce. Cette technique sera utile pour les réseaux quantiques, où les oscillations magnétiques transportent l'information entre les qubits, et pour la mémoire quantique, où les données doivent être conservées sans se disperser. La puce avec deux diapasons accordés par rotation du support constitue un pas vers de tels dispositifs.
L'angle de 50° entre les rubans a été choisi pour que, lors d'une rotation symétrique du champ de ±25°, les deux rubans aient la même fréquence de résonance. Cela a permis d'observer un mode sombre, invisible dans le spectre d'absorption, car les oscillations des rubans s'annulent mutuellement.