Albert de ColdQuanta est une marionnette quantique sur le cloud

Cette semaine, la startup ColdQuanta, basée au Colorado, a annoncé qu’elle «Matière quantique sur le cloud.«Ce qui veut dire – quoi exactement? Pour déballer cette combinaison parfaite de phrases à la mode: Par «matière quantique», ColdQuanta fait référence à une collection de dizaines de milliers d’atomes de rubidium, refroidis à un zéro absolu. «Sur le cloud» signifie qu’en remplissant une candidature en ligne et en obtenant l’approbation de l’entreprise, vous pouvez piquer et pousser les atomes gratuitement et de loin via son site Web.

Ces atomes froids de rubidium, contrairement à ceux que nous palpons dans les objets macroscopiques quotidiens, à température ambiante, présentent un comportement quantique distinct. Par exemple, ils possèdent à la fois les propriétés des particules et des ondes.

«Nous voulons montrer que n’importe qui peut jouer avec la matière quantique», a déclaré le physicien Dana Anderson, directeur de la technologie de ColdQuanta. «Cette chose étrange et ésotérique sur laquelle les scientifiques et les chercheurs en informatique quantique ont travaillé – c’est une chose à laquelle vous pouvez avoir accès.» Pour l’instant, ColdQuanta limite l’accès à 100 utilisateurs aux États-Unis et en Europe pour résoudre les bogues logiciels initiaux, bien qu’il envisage d’étendre l’accès plus tard.

Les atomes froids se trouvent dans un petit terrarium en verre à l’intérieur d’un laboratoire ColdQuanta à Boulder, Colorado. Les scientifiques et les ingénieurs ont connecté les lasers, les aimants et d’autres matériels pour manipuler les atomes à Internet, de sorte que vous pouvez littéralement jouer avec cette masse étrange en cliquant sur les boutons de votre navigateur. ColdQuanta se réfère à ce système – les atomes et leur matériel et logiciel de soutien – comme Albert.

Actions que vous pouvez entreprendre avec Albert depuis chez vous: agrandissement et imagerie des atomes de rubidium dans leur cellule de verre; activer les champs de force électromagnétiques à l’intérieur du verre et imager les atomes lorsqu’ils traversent ces barrières; et refroidir les atomes d’un gaz à un autre état de la matière appelé un Condensat de Bose-Einstein. Vous pouvez également observer la nature ondulatoire des atomes, par exemple, en les faisant interférer les uns avec les autres, comme des vagues d’eau se combinant dans un étang en une série de crêtes et de creux. Avec Albert, ColdQuanta a mis en place une combinaison caméra nature et zoo pour enfants, où la créature en question est une goutte quantique très froide à peine la largeur d’un cheveu humain.

Cela peut sembler exotique, mais l’objectif de l’entreprise est de rendre la matière quantique plus banale. Anderson dit qu’ils s’efforcent que le public se familiarise avec le matériau et son comportement. Ils aimeraient que les gens soient aussi à l’aise avec l’idée de matière quantique qu’ils le sont avec l’idée d’un laser: pour pouvoir l’imaginer et comment vous pourriez l’utiliser. «Si je devais vous parler des lasers, cela ne vous poserait aucun problème», a déclaré Anderson. «Mais un laser est un système très quantique.»

«C’est incroyable pour l’enseignement», a déclaré la physicienne Lisa Wörner du Centre aérospatial allemand, qui n’est pas affilié à ColdQuanta. Dans le passé, pour étudier la matière quantique, vous deviez la produire vous-même en construisant tout un laboratoire d’équipements capricieux pour refroidir et piéger les atomes. Avec le matériel désormais disponible sur le cloud, pour montrer à une salle de classe comment cela fonctionne, tout ce dont vous avez besoin est Internet.

Les physiciens ont déjà une idée de la façon d’exploiter la quanticité des atomes froids dans des dispositifs utiles. Par exemple, la matière quantique peut être transformée en un capteur de gravité précis, a expliqué Wörner. Lorsque les atomes se cognent les uns sur les autres pour former des motifs d’interférence, les motifs précis changent en fonction du champ gravitationnel de la Terre. La NASA a déjà construit un prototype de capteur qui utilise des atomes froids pour cartographier le champ gravitationnel de la Terre, ce qui pourrait aider les scientifiques à surveiller plus précisément les masses glaciaires et les tsunamis. Ces outils pourraient également être utilisés pour étudier la composition d’autres planètes, a déclaré Wörner. Les chercheurs ont moulé de la matière quantique, refroidie en condensats de Bose-Einstein, en modèles à l’échelle miniaturisée de phénomènes naturels complexes, tels que trous noirs. En étudiant ces modèles, ils peuvent développer des hypothèses éclairées sur les objets réels. Ces technologies émergentes d’atomes froids sont généralement qualifiées de «technologies quantiques», dont le développement a été promis des milliards de dollars d’investissements dans le monde ces dernières années, alors que les pays se précipitent pour les inventer.

Les experts soupçonnent que la matière quantique peut avoir des applications au-delà de leur propre imagination – c’est pourquoi ColdQuanta souhaite que davantage de personnes d’autres origines jouent avec. «Le but est d’amener les gens au point où ils peuvent être créatifs et concevoir leurs propres systèmes quantiques pour résoudre leurs problèmes», a déclaré Anderson. En amenant les gens à comprendre comment la matière quantique peut fonctionner pour eux, ColdQuanta crée également un marché pour ses puces et ses cellules en verre conçues avec précision.

Le système Albert de ColdQuanta n’est pas le premier système de matière quantique capable d’être manipulé à distance. En 2018, des chercheurs de l’Université d’Aarhus au Danemark ont ​​invité 600 personnes à jouer à un jeu vidéo mettant en scène un condensat de Bose-Einstein. Dans 2018, en collaboration avec le Jet Propulsion Laboratory de la NASA, ColdQuanta a contribué à un laboratoire de matière quantique sur la Station spatiale internationale, où les chercheurs sur Terre surveillaient et contrôlaient son comportement à distance.

Cette poussée pour éduquer le public sur les technologies quantiques pourrait offrir des avantages à long terme pour l’industrie. «Il y a une pénurie de main-d’œuvre quantique», a déclaré Edward Parker, chercheur en politique quantique, de RAND, physicien de formation. «Je pense que cela sera utile pour exposer les gens à la physique des atomes froids, sans avoir à s’engager à démarrer leur propre laboratoire ou à démarrer un programme de doctorat.»