Comme les Ă©lĂšves du secondaire le voient dans les expĂ©riences avec les vagues d’eau et que nous observons et utilisons avec les ondes lumineuses dans de nombreux appareils optiques, les interfĂ©rences sont une propriĂ©tĂ© fondamentale associĂ©e au comportement ondulatoire. En effet, la cĂ©lĂšbre observation de Davisson et Germer d’interfĂ©rences dans des expĂ©riences avec des faisceaux d’Ă©lectrons diluĂ©s, il y a prĂšs d’un siĂšcle, a fourni un soutien expĂ©rimental clĂ© Ă  l’exactitude de la thĂ©orie quantique alors nouvelle.

Cette lumiĂšre obvious a le caractĂšre d’une imprecise peut ĂȘtre dĂ©montrĂ©e dans de simples expĂ©riences d’optique, ou directement observĂ©e lorsque des arcs-en-ciel apparaissent dans le ciel. Bien que les lois subtiles de la mĂ©canique quantique, c’est-Ă -dire la mĂ©canique des vagues, rĂ©gissent finalement tous les processus de transportation d’Ă©lectrons dans les solides, leur character ondulatoire des Ă©lectrons n’est pas souvent Ă©vidente pour l’observateur occasionnel. Une graphic classique des Ă©lectrons sous forme de particules solides va Ă©tonnamment loin dans l’explication des courants Ă©lectriques dans les mĂ©taux. Comme les Ă©lĂšves du secondaire le voient dans des expĂ©riences avec des vagues d’eau et que nous observons et utilisons avec des ondes lumineuses dans de nombreux appareils optiques, les interfĂ©rences sont une propriĂ©tĂ© fondamentale associĂ©e au comportement ondulatoire. En effet, la cĂ©lĂšbre observation de Davisson et Germer d’interfĂ©rences dans des expĂ©riences avec des faisceaux d’Ă©lectrons diluĂ©s, il y a prĂšs d’un siĂšcle, a fourni un soutien expĂ©rimental clĂ© Ă  l’exactitude de la thĂ©orie quantique alors nouvelle.

Interférence quantique macroscopique dans un métal ultra-pur

Dans les expĂ©riences sur les solides, cependant, les signatures d’interfĂ©rence quantique sont rares et difficiles Ă  observer. C’est essentiellement parce qu’il y a tellement d’Ă©lectrons, et tellement de façons de les «  brouiller  », que la plupart des effets d’interfĂ©rence sont invisibles pour les expĂ©riences qui sondent des distances de as well as de quelques espacements atomiques.

L’un des thĂšmes de recherche du dĂ©partement de physique des matĂ©riaux quantiques est l’Ă©tude des mĂ©taux en couches Ă©tranges exotiques d’une classe structurelle avec le nom Ă©galement Ă©trange de «  delafossites  », provenant du cĂ©lĂšbre cristallographe français Gabriel Delafosse. Ils sont remarquables car ils conduisent incroyablement bien l’Ă©lectricitĂ©. En effet, Ă  tempĂ©rature ambiante, l’un d’eux, le PtCoO2, est le meilleur conducteur Ă©lectrique jamais dĂ©couvert. Dans le cadre de nos recherches sur les delafossites, nous Ă©tudiions comment la conduction perpendiculaire aux couches dĂ©pend du champ magnĂ©tique, dans des cristaux qui avaient Ă©tĂ© sculptĂ©s dans des gĂ©omĂ©tries particuliĂšres Ă  l’aide d’un faisceau ionique focalisĂ©. À notre grande surprise, nous avons observĂ© de fortes oscillations dans cette conductivitĂ©, d’une sorte qui sont la signature d’une sorte de signal d’interfĂ©rence. AprĂšs une longue pĂ©riode d’expĂ©riences de suivi dans cet institut et dans le nouveau groupe de nos anciens collĂšgues Philip Moll et Carsten Putzke, maintenant Ă  l’EPFL Ă  Lausanne, nous avons collaborĂ© avec les thĂ©oriciens Takashi Oka et Roderich Moessner dans notre institut voisin Ă  Dresde et Ady Stern de l’Institut Weizmann en IsraĂ«l pour proposer une explication de ce qui se passe. Remarquablement, il nĂ©cessite une forme de cohĂ©rence quantique sur des distances macroscopiques allant jusqu’Ă  50000 espacements de rĂ©seau atomique. Il n’est observable qu’en raison de la puretĂ© remarquable des delafossites, dont nous avons Ă©tabli l’origine dans une autre sĂ©rie d’expĂ©riences, Ă©galement publiĂ©es rĂ©cemment. Les matĂ©riaux de haute qualitĂ© continuent de rĂ©server de nombreuses surprises et dĂ©lices Ă  ceux qui les fabriquent et les Ă©tudient !