Des physiciens ont construit un cristal spatio-temporel et l'ont regardé fondre

Des physiciens ont créé un cristal spatio-temporel — une nouvelle phase de la matière qui se répète à la fois dans l'espace et dans le temps — puis ont observé sa fusion, une expérience inédite. Cette réalisation, rapportée par des chercheurs de l'Université de Californie à Riverside et de l'Université de Chicago, marque une étape importante dans la compréhension du comportement de ces états exotiques dans des conditions réelles.

Le cristal spatio-temporel a été construit en utilisant une chaîne d'ions (atomes chargés) piégés dans un champ magnétique et refroidis à près du zéro absolu. En appliquant des impulsions laser précisément chronométrées, l'équipe a induit un motif qui oscillait à la fois dans le temps et dans l'espace, formant un cristal existant en quatre dimensions. Cette structure est distincte des cristaux ordinaires, qui ne se répètent que dans l'espace.

L'expérience est importante car les cristaux spatio-temporels, proposés pour la première fois en 2012, remettent en question les notions fondamentales de symétrie et de temps. Observer leur fusion — la perte de l'ordre temporel — donne un aperçu de la façon dont la rupture de symétrie de translation temporelle peut être perturbée, avec des implications potentielles pour l'informatique quantique et la mesure précise du temps.

Selon l'étude publiée dans *Nature Physics* le 8 mars 2023, le cristal a duré environ 100 millisecondes avant de fondre. Les chercheurs ont mesuré le processus de fusion en suivant les états quantiques des ions, notant que l'ordre temporel s'est dégradé progressivement plutôt que brusquement. L'auteure principale, le Dr Kateryna Murch, a expliqué que la fusion a été déclenchée par des interactions avec l'environnement, qui ont introduit du bruit et perturbé la délicate cohérence quantique.

Ce travail s'appuie sur des efforts antérieurs pour créer des cristaux temporels dans d'autres systèmes, tels que les impuretés de diamant et les qubits supraconducteurs, mais c'est la première observation directe de la fusion d'un cristal spatio-temporel. L'équipe prévoit maintenant d'explorer des moyens de stabiliser le cristal pendant des périodes plus longues, potentiellement en l'isolant davantage des perturbations environnementales. De telles avancées pourraient conduire à des dispositifs de mémoire quantique robustes qui stockent des informations à la fois dans l'espace et dans le temps.