La boussole dans l'atome ✛
Deux électrons sont logés dans de minuscules cellules de silicium, comme des oiseaux dans des cages voisines. Ils peuvent tourner dans le même sens ou dans des sens opposés, et ces deux positions sont appelées spins. Normalement, pour faire basculer les électrons, il faut un aimant puissant. Mais il s'avère que les noyaux des atomes de silicium et de germanium créent eux-mêmes une faible agitation qui agit comme une route cahoteuse. Les électrons ressentent cette rugosité et basculent sans aucun champ externe.
Pour éviter que les électrons ne se dérèglent trop vite, les scientifiques ont envoyé de courtes impulsions qui les ramenaient dans la bonne position. C'est comme pousser une balançoire au bon moment à chaque fois. Avec soixante-dix impulsions de ce type, l'état quantique a vécu 74,8 microsecondes au lieu de 1,17, soit soixante fois plus longtemps. Pendant ce temps, on peut mesurer à quel point les électrons sont fortement liés et à quelle vitesse ils perdent leur synchronisation.
Cette méthode sera utile pour les puces quantiques, où des éléments semi-conducteurs et supraconducteurs sont côte à côte. Un aimant externe y gâche tout, alors que l'agitation interne des noyaux fonctionne toujours. Ainsi, un bruit aléatoire est devenu un outil utile qui montre comment un système quantique est organisé.
Le champ magnétique terrestre dans le laboratoire est d'environ 58 microteslas, ce qui donne une séparation Zeeman de 1,6 MHz. Cela suffit pour supprimer le mélange avec les triplets T±, mais le gradient lui-même provenant des noyaux est 100 fois plus faible.
L'idée d'utiliser les spins nucléaires aléatoires comme une boussole intégrée fait écho au roman de Greg Egan « Quarantine », où les états quantiques sont contrôlés par l'interaction avec l'environnement, et non malgré lui.