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15/1/2010 : Dédoubler le vide quantique : article publié sur PRL

publié le , mis à jour le

Dédoubler le vide quantique dans un résonateur supraconducteur


Est-il possible d’avoir 2 fondamentaux d’electrodynamique quantique qui soient distincts et de même energie dans un composant solide ? La dégénerescence d’un tel vide peut-elle résister aux fluctuations de certains paramètres du circuit ? Dans un article publié sur Physical Review Letters, P. Nataf and C. Ciuti montrent que ces fascinantes propriétés du vide quantique sont en théorie possibles dans une ligne de transmission résonante intégrant une chaîne de N atomes artificiels appelés ’fluxoniums’ (constitués de jonctions Josephson).
Les auteurs prouvent que la nature et l’intensité du couplage ultra-fort qui existe entre le fluxonium et le resonateur sont les éléments clefs de ces propriétés physiques. La dégénerescence du vide est exacte dans la limite d’un grand nombre de fluxoniums et/ou pour de grandes valeurs du couplage par atome. En pratique, dans le cas fini, la levée de dégénerescence peut être rendue exponentiellement petite en augmentant le nombre d’atomes artificiels Josephson. De plus, le système est aussi exponentiellement protégé des fluctuations aléatoires des energies de transition des atomes individuels.
Cette étude pourrait avoir de profondes répercussions en informatique quantique, en permettant un nouvel encodage de l’information sur 2 vides dégénérés d’electrodynamique quantique, qui pourraient ainsi former une sorte de robuste "qubit du vide".

- P. Nataf, C. Ciuti, Vacuum degeneracy of a circuit-QED system in the ultrastrong coupling regime,
Phys. Rev. Lett. 104, 023601 (2010) ; arXiv:0909.3505