Quand une erreur de laboratoire mène à une découverte majeure et résout un mystère scientifique vieux de 58 ans. Dans une étude publiée mercredi 11 mars dans la revue Nature, des chercheurs australiens démontrent une théorie émise en 1961 : il est possible de contrôler le noyau d’un atome en utilisant des courants électriques. Cette découverte devrait considérablement transformer le développement de calculateurs et de capteurs quantiques.
Un simple dispositif électronique
Car, jusqu’à présent, le fonctionnement des dispositifs quantiques repose sur l’utilisation d’ondes magnétiques. Elles orientent le spin des électrons, leur état quantique, pour capter, traiter et stocker des informations. Mais la génération de ces champs magnétiques, qui sont difficilement contrôlables, demande de forts courants électriques et des aimants puissants. Le fait de les remplacer par des ondes électriques – générées par une électrode et facilement maîtrisables – simplifie tout.
"Cette découverte ouvre la voie à la création d’ordinateurs quantiques exploitant le spin des électrons sans aucun champ magnétique", explique dans un communiqué Andrea Morello, professeur à l'Université de Nouvelle-Galles du Sud (Australie), où ont été menées ces recherches. Elle devrait permettre de créer des capteurs à la sensibilité exacerbée, mais aussi d’étudier des questions fondamentales de physique quantique. "Tout cela grâce à un simple dispositif électronique fait de silicium, contrôlé par une électrode à faible voltage", ajoute le scientifique.
Eurêka !
Cette découverte majeure est le fruit d’un heureux hasard. Les chercheurs, qui visaient à explorer les limites entre le monde quantique et le monde connu, ont tout simplement cassé un de leurs appareils : alors qu’ils tentaient de maîtriser le spin d’un atome d’antimoine, un élément chimique proche de l'arsenic, l’antenne magnétique qu’ils utilisaient a dysfonctionné.
"Le noyau atomique réagissait bizarrement, refusant de répondre à certaines fréquences, mais réagissant fortement à d’autres, se rappelle Vincent Mourik, qui a participé aux recherches. Cela nous a intrigué pendant un moment, puis nous avons eu un ‘eurêka !’ : nous nous sommes rendus compte que nous faisions de la résonance électrique, et non pas magnétique." En se cassant, l’antenne avait généré un courant électrique. Et transformé la physique quantique.
