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Heavy fermions entangled: Discovery of Planckian time limit opens doors to novel quantum technologies
ermions lourds intriqués : la découverte d'une limite de temps planckienne ouvre la voie à de nouvelles technologies quantiques
Par l'Université d'Osaka
Édité par Lisa Lock, relu par Robert Egan
Notes de la rédaction
Image d'électrons lourds avec intrication quantique sur CeRhSn. Crédit : Takuto Nakamura et Shin-ichi Kimura
Une équipe de recherche japonaise a observé des « fermions lourds », des électrons à la masse considérablement accrue, présentant une intrication quantique régie par le temps planckien, l'unité de temps fondamentale en mécanique quantique. Cette découverte ouvre des perspectives prometteuses pour exploiter ce phénomène dans les matériaux solides afin de développer un nouveau type d'ordinateur quantique. Les résultats sont publiés dans npj Quantum Materials.
Les fermions lourds apparaissent lorsque des électrons de conduction dans un solide interagissent fortement avec des électrons magnétiques localisés, augmentant ainsi leur masse. Ce phénomène conduit à des propriétés inhabituelles comme la supraconductivité non conventionnelle et constitue un thème central de la physique de la matière condensée. Le matériau cérium-rhodium-étain (CeRhSn), étudié dans cette recherche, appartient à une classe de systèmes de fermions lourds à structure quasi-kagome, connue pour ses effets de frustration géométrique.
Les chercheurs ont étudié l'état électronique de CeRhSn, connu pour son comportement non liquide de Fermi à des températures relativement élevées. Des mesures précises des spectres de réflectance de CeRhSn ont révélé un comportement non liquide de Fermi persistant jusqu'à une température proche de la température ambiante, avec des durées de vie des électrons lourds proches de la limite de Planck. Le comportement spectral observé, descriptible par une fonction unique, indique fortement que les électrons lourds de CeRhSn sont intriqués quantiquement.
Le Dr Shin-ichi Kimura de l'Université d'Osaka, qui a dirigé la recherche, explique : « Nos résultats démontrent que les fermions lourds dans cet état critique quantique sont effectivement intriqués, et que cette intrication est contrôlée par le temps de Planck. Cette observation directe constitue une étape importante vers la compréhension de l'interaction complexe entre l'intrication quantique et le comportement des fermions lourds. »
(a) Structure cristalline de CeRhSn. (b) Inverse de la durée de vie divisée par la température et du temps de Planck en fonction de l'énergie des photons divisée par la température. (c) Diagramme d'échelle planckienne dynamique et courbe théorique. Crédit : Adapté de npj Quantum Materials (2025). DOI : 10.1038/s41535-025-00797-w
L'intrication quantique est une ressource essentielle pour l'informatique quantique, et la possibilité de la contrôler et de la manipuler dans des matériaux solides comme CeRhSn ouvre la voie à de nouvelles architectures d'informatique quantique. La limite de temps de Planck observée dans cette étude fournit des informations cruciales pour la conception de tels systèmes.
Des recherches plus poussées sur ces états intriqués pourraient révolutionner le traitement de l'information quantique et ouvrir de nouvelles perspectives aux technologies quantiques. Cette découverte non seulement fait progresser notre compréhension des systèmes électroniques fortement corrélés, mais ouvre également la voie à des applications potentielles dans les technologies quantiques de nouvelle génération.
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RESUME
Intrication de fermions lourds : la découverte d'une limite de temps planckienne ouvre la voie à de nouvelles technologies quantiques
Une équipe de recherche conjointe japonaise a observé des « fermions lourds », des électrons à la masse considérablement accrue, présentant une intrication quantique régie par le temps planckien, l'unité de temps fondamentale en mécanique quantique. Cette découverte ouvre des perspectives prometteuses pour exploiter ce phénomène dans les matériaux solides afin de développer un nouveau type d'ordinateur quantique. Les résultats sont publiés dans npj Quantum Materials.
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COMMENTAIRES
Bien que je pense que concept de temps '' échappe'' à la Mécanique quantique je n ai pas d objection contre ce type de travail typiquement universitaire !
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Pour mes élèves ,
en physique, le système d'unités de Planck est un e sorte de source de physique portée par la seule valeur d une constante h h
Le système d'unités de mesure défini uniquement à partir de constantes physiques mesurées
fondamentales. Il a été nommé en référence à Max Planck, qui l'introduisit (partiellement) à la fin de l'article présentant la constante h
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More information: Shin-ichi Kimura et al, Anisotropic non-Fermi liquid and dynamical Planckian scaling of a quasi-kagome Kondo lattice system, npj Quantum Materials (2025). DOI: 10.1038/s41535-025-00797-w
Provided by University of Osaka
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