Une nouvelle étude montre que les spins d'électrons – les propriétés magnétiques des atomes qui peuvent stocker des informations – peuvent être protégées contre le dénohéring (perdre leur état quantique) beaucoup plus efficacement qu'on ne le pensait précédemment, simplement en appliquant de faibles champs magnétiques.
Normalement, ces tours perdent rapidement la cohérence lorsqu'ils interagissent avec d'autres particules ou absorbent certains types de lumière, ce qui limite leur utilité dans des technologies comme les capteurs quantiques ou les horloges atomiques. Mais les chercheurs ont découvert que même les interactions qui se détendent directement ou perturbent le spin peuvent être considérablement supprimées à l'aide de champs magnétiques faibles.
Cette constatation élargit notre compréhension de la façon de contrôler les systèmes quantiques et ouvre de nouvelles possibilités pour développer des dispositifs quantiques plus stables et précis.
L'étude des chercheurs de l'Université hébraïque de Jérusalem et de l'Université Cornell révèle une nouvelle méthode puissante pour supprimer considérablement la décohérence du spin dans les gaz alcalins-métal, révolutionnant potentiellement la détection quantique et les technologies de l'information. Les résultats, publiés dans Lettres d'examen physiqueDémontrez une réduction de l'ordre de magnitude des taux de relaxation du spin à de faibles champs magnétiques.
L'étude a été dirigée par Mark Dikopoltsev et Avraham Berrebi, sous la supervision du professeur Uriel Levy de l'Institut de physique appliquée de l'Université hébraïque et du Nano Center et du professeur ou Katz de l'Université Cornell.
La décohérence du spin, le processus par lequel les informations de spin quantique sont perdues en raison des interactions environnementales, est un obstacle clé dans le développement des technologies quantiques. Cette recherche a spécifiquement examiné la décohérence des spins de césium chaud, qui sont principalement affectées par les interactions de rotation de spin lors des collisions avec des molécules d'azote et par l'absorption de la lumière quasi résonne.
L'équipe a démontré que ces effets de décohérence peuvent être considérablement supprimés en appliquant de faibles champs magnétiques, ce qui concerne une réduction de l'ordre de grandeur des taux de relaxation du spin. Cette suppression s'étend au-delà des régimes précédemment connus tels que la relaxation d'échange de spin sans relaxation (Serf), montrant que les champs magnétiques peuvent également contrôler les mécanismes qui détendent les spins d'électrons, plutôt que de simplement les conserver.
« Nos résultats montrent que les champs magnétiques faibles ne sont pas seulement utiles pour éviter la décohérence des interactions aléatoires et conservatrices », a déclaré Dikopoltsev. « Ils peuvent supprimer activement des processus de relaxation plus dommageables, nous donnant un outil puissant pour préserver la cohérence du spin. »
Cette découverte améliore la compréhension fondamentale de la dynamique du spin et fournit de nouvelles stratégies pour contrôler les états quantiques dans les vapeurs atomiques chaudes. Il jette les bases des progrès futures des horloges atomiques, de la mémoire quantique, de la magnétométrie et d'autres technologies où de longs temps de cohérence de spin sont essentiels.
