Record battu à Garching : des atomes uniques piégés pendant plus de deux heures, une avancée majeure pour l'informatique quantique

Innovation de conception du cryostat : accès optique complet sans enceintes cryogéniques complexes

L'idée clé de la conception est que tous les composants optiques d'imagerie et de piégeage sont placés à l'extérieur de la cellule en verre, fonctionnant à température ambiante dans l'air. Cela évite le besoin d'objectifs personnalisés compatibles avec le vide et les températures cryogéniques, qui doivent tolérer la contraction thermique et les conditions d'ultravide. La cellule en verre elle-même se trouve dans la partie à température ambiante de la chambre, tandis que seule la pointe froide, profondément à l'intérieur de l'enceinte à vide, est activement refroidie .

Cela signifie que le système préserve un accès optique complet — des objectifs commerciaux standard à haute ouverture numérique peuvent être utilisés — au prix de ne pas protéger les atomes du rayonnement du corps noir à température ambiante. Les auteurs notent que cela est compatible avec un futur blindage micro-onde à température ambiante pour les expériences sur les états de Rydberg .

Évolutivité vers des réseaux sans défaut de dizaines de milliers d'atomes

L'article indique explicitement que la durée de vie plus longue du piège permet directement des réseaux triés plus grands. Parce que le temps de tri augmente linéairement avec le nombre d'atomes et que la probabilité de maintenir un réseau sans défaut diminue de façon exponentielle avec la taille, une durée de vie sous vide de plusieurs heures donne suffisamment de temps pour assembler de grandes configurations ordonnées. Avec un accès optique complet permettant l'utilisation d'objectifs à grand champ de vision et de lasers de forte puissance pour de grands réseaux optiques, les auteurs projettent une voie réaliste vers des réseaux sans défaut de plusieurs dizaines de milliers d'atomes, et potentiellement au-delà de 100 000 atomes .

2. Université Humboldt de Berlin : Piège nanophotonique hybride utilisant les forces de surface

Des chercheurs de l'Université Humboldt de Berlin (groupe du Prof. Arno Rauschenbeutel) ont démontré un piège nanophotonique hybride pour des atomes de césium froids dans une prépublication (arXiv:2509.17767, septembre 2025) et ont publié les travaux dans Nature Photonics .

Comment cela fonctionne

• Le piège utilise les forces de surface (interaction de Casimir-Polder combinée aux charges électrostatiques sur la surface de la nanofibre) pour attirer les atomes, tandis qu'un seul champ laser évanescent décalé vers le bleu fournit la répulsion .
• Cela remplace le piège dipolaire standard à deux couleurs (rouge + bleu) habituellement nécessaire pour le piégeage d'atomes sur nanofibre. Le minimum du piège se situe à environ 650 nm de la surface de la nanofibre et a une profondeur d'environ 1 μK .

Performances clés démontrées

• Temps de stockage atomique : 140(9) ms — plus long que dans le piège dipolaire standard à deux couleurs, malgré le fait que le piège hybride soit significativement moins profond .
• Temps de cohérence Ramsey : 16,8(2) ms — plus d'un ordre de grandeur plus long que les pièges nanophotoniques à guide d'onde précédents, car les atomes passent la majeure partie de leur temps dans des régions de faible intensité lumineuse, réduisant ainsi la décohérence due au déplacement lumineux différentiel .

Importance

Ces travaux montrent que les forces de surface, normalement considérées comme une nuisance à minimiser, peuvent être exploitées comme un outil utile pour le piégeage. Cela simplifie les exigences optiques (moins de faisceaux laser nécessaires) et améliore considérablement la cohérence, ce qui est prometteur pour les mémoires quantiques, les nœuds de réseaux quantiques et d'autres dispositifs quantiques nanophotoniques .