Déplacement de particules dans les systèmes quantiques sans dissipation d'énergie.Le mouvement quantique sans frottement désigne le déplacement de particules dans un système quantique sans dissipation d'énergie, un phénomène qui défie les attentes classiques en matière de frottement. Dans l'expérience quotidienne, les objets en mouvement ralentissent en raison des interactions avec leur environnement, mais dans certains régimes quantiques, les particules peuvent glisser indéfiniment sans perdre d'énergie. Ce comportement émerge de la nature ondulatoire des particules quantiques et des niveaux d'énergie discrets qui leur sont accessibles, leur permettant d'éviter les canaux de diffusion qui, normalement, provoqueraient une traînée.
Le concept trouve ses racines dans la théorie de la superfluidité, développée dans les années 1930 par Piotr Kapitsa, John Allen et Don Misener, avec des fondements théoriques posés par Lev Landau. Le terme spécifique de « mouvement quantique sans frottement » est une description moderne de ce phénomène dans des contextes quantiques plus larges.
Dans un système quantique, les particules occupent des états d'énergie discrets. Le frottement apparaît généralement lorsqu'une particule en mouvement excite les degrés de liberté environnants, transférant ainsi de l'énergie. Cependant, lorsque le spectre d'énergie du système présente un intervalle — c'est-à-dire qu'aucune excitation de basse énergie n'est disponible — la particule ne peut pas perdre d'énergie et se déplace sans dissipation. Cela est analogue à un superfluide, où les atomes s'écoulent sans viscosité parce que le coût énergétique pour créer des excitations est trop élevé.
Ce principe sous-tend des technologies telles que les dispositifs supraconducteurs à interférence quantique (SQUID) et les qubits d'ordinateurs quantiques, où le maintien d'états quantiques cohérents sans perte d'énergie est essentiel pour un fonctionnement fiable.
Dans un superfluide, les atomes peuvent s'écouler à travers de minuscules fissures et pores sans aucune résistance, et même grimper le long des parois d'un récipient en raison des effets quantiques.
