Écoutez comment les atomes quantiques se parlent entre eux
Des chercheurs de l'EPFL ont développé un métamatériau acoustique capable de modéliser des phénomènes quantiques à l'échelle macroscopique, et ce sans détruire leurs propriétés fragiles. Ce système ouvre de nouvelles perspectives pour la recherche sur les matériaux, les applications médicales et pour une forme alternative d'informatique quantique.
Une étape scientifique importante est en train d’être franchie dans les laboratoires de l’EPFL à Lausanne. Un système acoustique qui permet de simuler des phénomènes quantiques à un niveau audible et macroscopique. Il a été développé par le doctorant Mathieu Padlewski en collaboration avec les chercheurs Hervé Lissek et Romain Fleury. L’objectif est de rendre accessibles les états très complexes de la matière condensée, non pas via des électrons, mais via des ondes sonores.
Métamatériau comme plate-forme de recherche
Le système est basé sur ce que l’on appelle un métamatériau acoustique, une structure artificielle composée de 16 cubes interconnectés. Grâce à des haut-parleurs et des microphones intégrés, les chercheurs génèrent et mesurent des ondes sonores ciblées. Ces « atomes acoustiques » peuvent être configurés de manière flexible afin de modéliser les phénomènes physiques les plus divers, y compris ceux qui se situent au-delà de la physique classique des solides.
Le chat de Schrödinger devient audible
Contrairement aux ondes quantiques réelles, qui sont détruites par toute mesure, les ondes acoustiques peuvent être observées et analysées directement. Ainsi, le concept quantique de superposition, symbolisé par le chat de Schrödinger, devient perceptible dans le son. Tout comme une voix est composée à la fois de fréquences fondamentales et d’harmoniques, le système de l’EPFL permet d’entendre et de mesurer simultanément de nombreux « états acoustiques ».
De la physique à l’application
Les champs d’application potentiels vont du développement de nouveaux systèmes de gestion de l’énergie au diagnostic médical. Le métamatériau pourrait être réglé sur des fréquences spécifiques, comme l’oreille interne humaine. Une voie possible pour la recherche sur les troubles auditifs tels que les acouphènes. Plus ambitieux encore est l’objectif à long terme d’un « ordinateur analogique acoustique » qui, inspiré de l’informatique quantique, pourrait traiter des informations dans des états superposés sans risquer leur désintégration.
La Suisse, moteur de l’innovation
Cette recherche illustre le rôle de la Suisse en tant que leader dans le domaine des sciences de rupture. L’association de la physique fondamentale, de l’ingénierie et des visions d’application montre de manière impressionnante le potentiel de la recherche interdisciplinaire. Pour les investisseurs, les développeurs et les promoteurs de l’innovation, il existe de nouvelles possibilités d’établir les technologies acoustiques comme des alternatives évolutives dans le domaine du calcul, des capteurs et de la technologie des matériaux.