Atomes, ions, molécules ultrafroids et technologies quantiques

Les physiciens savent produire des gaz à quelques milliardièmes de degrés au-
dessus du zéro absolu. Les méthodes de refroidissement s’appliquent non
seulement aux atomes mais aussi aux ions et aux molécules. Ce domaine de
recherche a été couronné deux fois par le prix Nobel. Il s’est
extraordinairement enrichi depuis que l’on sait faire varier à volonté les
interactions entre les particules et piéger celles-ci avec des pinces optiques
ou dans des réseaux optiques à la géométrie ajustable. On édifie ainsi des
cristaux artificiels formés d’atomes ou de molécules qui peuvent simuler la
structure de la matière et élucider certaines de ses propriétés magnétiques,
avec la perspective d’expliquer un jour la supraconductivité à haute
température. Le phénomène d’intrication quantique est à la base de nouveaux
dispositifs pour le stockage et la transmission de l’information quantique.
Des progrès spectaculaires sont constamment enregistrés en métrologie. Ainsi
des horloges à atomes ou à ions ultrafroids mesurent le temps à mieux qu’une
seconde sur la durée de l’Univers. Des gravimètres et gyromètres industriels
d’un type nouveau améliorent la sensibilité de la sismologie et la navigation
dans l’espace. En outre, l’extrême précision des mesures permet de tester les
lois fondamentales de la physique, par exemple l’électrodynamique quantique,
l’invariance de Lorentz ou les éventuelles variations des constantes
fondamentales. Le domaine des particules ultrafroides rejoint aujourd’hui ceux
de la matière condensée, de la chimie et même de la cosmologie. Robin Kaiser
est directeur de recherche CNRS à l’Institut de physique de Nice à
l’université de la Côte d’Azur. Michèle Leduc est directrice de recherche CNRS
émérite au Laboratoire Kastler-Brossel à l’École normale supérieure à Paris.
Hélène Perrin est directrice de recherche au Laboratoire de physique des
lasers à l’université Sorbonne Paris Nord.