Depuis une vingtaine d’années, les physiciens ont appris à manipuler des objets quantiques individuels : atomes, ions, molécules, circuits quantiques, spins électroniques... Il est désormais possible de construire « atome-par-atome » une matière quantique synthétique. En contrôlant les interactions entre « atomes », on peut étudier les propriétés de ces systèmes élémentaires à plusieurs corps : magnétisme quantique, transport d'excitations, supraconductivité... et ainsi comprendre plus profondément le problème à N-corps. Plus récemment, on s'est rendu compte que ces machines quantiques pouvaient trouver des applications dans l'industrie, par exemple pour trouver lasolution de problèmes d'optimisation combinatoire. 

Après une introduction générale à la simulation quantique, ce séminaire présentera un exemple de système quantique synthétique, basé sur des ensembles d'atomes individuels refroidis par laser et piégés dans des réseaux de pinces optiques microscopiques. En excitant les atomes dans des états de Rydberg, nous les faisons interagir, même à des distances de plusieurs micromètres. Nous étudions ainsi les propriétés magnétiques d'un ensemble de plus d'une centaine de spins ½ en interaction, dans un régime où les simulations par les méthodes numériques habituelles sont déjà très difficiles ou impossibles. Certains aspects de cette recherche ont conduit à la création d'une startup, Pasqal.

Image de fluorescence d’atomes individuels piégés dans des matrices de pinces optiques. Chaque « point » correspond à un atome. 

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