Des chercheurs de l’Université d’Oxford ont démontré expérimentalement le « quadsqueezing », une interaction quantique du quatrième ordre qui n’avait encore jamais été observée sur aucune plateforme expérimentale. Publiés dans Nature Physics, les résultats offrent de nouvelles ouvertures pour la simulation, la détection et l’informatique quantiques.
Une contrainte devenue levier
L’équipe a mobilisé un seul ion piégé pour produire l’interaction, en détournant une propriété quantique longtemps perçue comme un obstacle. Plutôt que d’induire directement l’effet naturellement ténu du quatrième ordre, le groupe d’Oxford a combiné deux forces linéaires soigneusement contrôlées agissant sur l’ion. Chaque force, isolément, génère un effet simple. Appliquées ensemble, leur nature non commutative (où l’ordre des opérations devient déterminant) produit une interaction composite nettement plus intense.
« En laboratoire, les interactions non commutatives sont souvent perçues comme une contrainte, car elles introduisent des dynamiques indésirables« , a déclaré la première auteure, la Dr Oana Băzăvan, du département de physique d’Oxford. « Ici, nous avons adopté l’approche inverse et exploité la caractéristique pour générer des interactions quantiques plus intenses.«
En ajustant les fréquences, les phases et les intensités des deux forces, l’équipe a pu alterner entre compression ordinaire, tricompression et quadricompression à l’aide du même dispositif, tout en supprimant les effets parasites. L’interaction de quadricompression a été produite plus de cent fois plus rapidement que ne le prédisaient les approches conventionnelles, rendant pour la première fois accessible un effet longtemps jugé trop faible pour être observé.
Des ondes gravitationnelles aux forces fondamentales
Les techniques de compression sont déjà exploitées dans les mesures de précision. La lumière comprimée améliore la sensibilité des détecteurs d’ondes gravitationnelles comme LIGO. L’accès à une compression d’ordre supérieur pourrait repousser les limites des capteurs quantiques, autorisant des mesures ultra-sensibles de la gravité et d’autres signaux de faible amplitude.
La technique a d’ores et déjà été mise en œuvre au-delà de la démonstration initiale. Combinée à des mesures en milieu de circuit du spin de l’ion, elle a permis de générer des superpositions arbitraires d’états comprimés et de simuler une théorie de jauge sur réseau, une classe de modèles fondamentaux pour appréhender les forces fondamentales en physique.
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Une méthode transposable
Parce que l’approche repose uniquement sur des ingrédients communs à de nombreux systèmes quantiques (les interactions linéaires dépendantes du spin), elle ne se limite pas aux ions piégés. Les chercheurs affirment que la méthode pourrait s’appliquer à une large gamme de plateformes quantiques, offrant ainsi une voie générale pour concevoir des interactions non linéaires jusqu’alors inaccessibles.
« Fondamentalement, nous avons démontré un nouveau type d’interaction qui nous permet d’explorer la physique quantique en territoire inexploré« , a conclu le Dr Raghavendra Srinivas, co-auteur de l’étude et superviseur des travaux. « Nous sommes véritablement impatients de voir les découvertes à venir.«
Article : « Squeezing, trisqueezing and quadsqueezing in a hybrid oscillator–spin system » – DOI : 10.1038/s41567-026-03222-6
Source : Oxford U.
