Des physiciens ont découvert un moyen étonnamment simple de reproduire l'un des modèles les plus fascinants de la physique moderne – associé aux trous noirs, au chaos quantique et aux matériaux électroniques exotiques – à l'aide d'atomes ultrafroids piégés par la lumière. Plutôt que de construire de toutes pièces un système extrêmement complexe, les chercheurs montrent qu'il suffit de « secouer » légèrement un réseau optique standard pour le transformer en un simulateur fidèle du modèle de Sachdev-Ye-Kitaev (SYK), un modèle théorique réputé pour son comportement quantique extrême et inhabituel.
Dans leur approche, l'équipe – Nathan Goldman et Marco Schiró (Collège de France), avec Charles Creffield et Fernando Sols (université Complutense de Madrid) – module périodiquement la façon dont les atomes se déplacent d'un site à l'autre du réseau. Ce forçage soigneusement conçu supprime le mouvement ordinaire des particules individuelles et fait à la place émerger des interactions effectives impliquant simultanément de nombreuses particules, imitant ainsi la caractéristique déterminante du modèle SYK : un réseau dense et quasi aléatoire de connexions entre toutes les particules. Bien que le système obtenu ne soit pas parfaitement aléatoire, des calculs numériques détaillés montrent qu'il reproduit les signatures essentielles de la physique SYK, notamment un chaos quantique fort et un « brouillage » rapide de l'information – un comportement souvent associé aux trous noirs.
Fait important, cette méthode peut être mise en œuvre avec les technologies actuelles des atomes froids, ce qui en fait une plateforme réaliste et expérimentalement accessible. Elle ouvre ainsi la voie à l'étude de phénomènes autrement extrêmement difficiles à sonder, comme la manière dont l'information quantique se propage dans des systèmes fortement en interaction, ou dont la matière quantique complexe se comporte loin de l'équilibre. Plus largement, ce travail démontre comment un forçage périodique – le fait d'imposer un rythme contrôlé à un système – peut transformer un dispositif expérimental simple en un outil puissant pour explorer certaines des idées les plus profondes de la physique moderne.
