Un article de l'équipe Systèmes Quantiques publié dans Nature Communications

L'article de l'équipe Systèmes Quantiques intitulé "Observation of quantum criticality of a four-dimensional phase transition" par Farid Madani, Maxime Denis, Pascal Szriftgiser, Jean-Claude Garreau, Adam Rançon et Radu Chicireanu a été publié dans le journal Nature Communications. 

Résumé :

Les transitions de phase sont omniprésentes en physique, allant des phénomènes thermiques comme l’ébullition de l’eau aux transitions magnétiques dans les solides. Elles englobent également les transitions de phase cosmologiques survenues dans l’univers primordial, ainsi que la transition vers un plasma de quarks et de gluons lors de collisions à haute énergie. Les transitions de phase quantiques, particulièrement fascinantes, se produisent à des températures proches du zéro absolu et sont induites par des fluctuations quantiques plutôt que thermiques. L’intensité de ces fluctuations est très sensible à la dimensionnalité des systèmes physiques, ce qui détermine l’existence et la nature des transitions de phase. Les systèmes de basse dimension présentent souvent une suppression des transitions de phase, tandis que les systèmes de haute dimension ont tendance à suivre un comportement plus simple, de type ‘champ moyen’.

Parmi les transitions de phase quantiques, la transition de localisation-délocalisation d’Anderson se distingue, car elle appartient aux rares exemples qui sont supposés conserver son caractère non-trivial (‘non-champ moyen’) quelle que soit la dimension (d≥3). Ce travail constitue la première observation, et caractérisation précise, de la transition d’Anderson en dimension d=4 – réalisée expérimentalement à l’aide d’atomes ultrafroids comme simulateur quantique exploitant des dimensions synthétiques.

En soumettant le gaz atomique à une excitation quasi-périodique, pour simuler à la fois le désordre et des dimensions synthétiques, nous observons et étudions expérimentalement une transition de phase entre des phases (dynamiquement) localisées et délocalisées. Nos résultats révèlent plusieurs caractéristiques fondamentales définissant la nature spécifiquement 4D de la transition de phase observée : l’invariance d’échelle critique pour d=4, l’accord entre les exposants critiques mesurés et des prédictions numériques de la transition d’Anderson 4D, et le très bon accord avec la relation de Wegner, qui relie ces exposants a la dimensionnalité du système. Notre étude constitue la première démonstration expérimentale du caractère ‘non-champ moyen’ de la transition d’Anderson en dimension quatre.

Ces résultats ouvrent un nouveau paradigme pour l’exploration expérimentale des phénomènes critiques complexes – et plus généralement des théories physiques – dans des dimensions élevées.

L'article complet est à retrouver ici : https://rdcu.be/eeYzG