Une équipe de chercheurs de l'Université d'Hiroshima a développé une méthode d'une sensibilité remarquable pour détecter l'effet Unruh, un phénomène fascinant qui se situe à l'intersection de la relativité et de la théorie quantique. Cette avancée, publiée dans la prestigieuse revue *Physical Review Letters* le 23 juillet 2025, promet d'élargir notre compréhension de la physique fondamentale et d'ouvrir la voie à des technologies de pointe.
L'effet Unruh, prédit par Stephen Fulling, Paul Davies et W. G. Unruh, suggère qu'un observateur en accélération uniforme perçoit le vide comme un bain thermique, une sorte de chaleur quantique. La difficulté majeure pour sa vérification expérimentale résidait dans les accélérations extraordinairement élevées, de l'ordre de 10^20 m/s², pratiquement inatteignables avec les technologies actuelles. Pour surmonter cet obstacle, les scientifiques d'Hiroshima ont imaginé une approche novatrice en utilisant le mouvement circulaire de paires de fluxons-antifluxons métastables au sein de jonctions Josephson annulaires couplées. Grâce aux progrès en microfabrication supraconductrice, il est désormais possible de créer des circuits de rayons extrêmement petits, générant ainsi des accélérations effectives très élevées, permettant d'atteindre une température Unruh de quelques kelvins, suffisamment importante pour être détectée expérimentalement.
Dans ce dispositif ingénieux, la "chaleur quantique" induite par l'accélération circulaire provoque des fluctuations qui entraînent la séparation des paires de fluxons-antifluxons métastables. Cet événement de séparation se manifeste par un saut de tension macroscopique clair à travers le circuit supraconducteur, offrant une signature directe et mesurable de l'effet Unruh. L'analyse statistique de la distribution de ces sauts de tension permet aux chercheurs de mesurer la température Unruh avec une grande précision.
Les travaux antérieurs, notamment ceux de l'Université de Nottingham, avaient déjà exploré des voies pour observer cet effet, par exemple en utilisant des simulateurs quantiques ou des ondes sonores. Cependant, la méthode développée à Hiroshima se distingue par sa faisabilité et sa sensibilité accrues. L'équipe prévoit d'approfondir l'analyse des processus de désintégration des paires fluxon-antifluxon, en étudiant notamment le rôle du tunneling quantique macroscopique. Une meilleure compréhension de ces mécanismes de désintégration est essentielle pour affiner la détection expérimentale de l'effet Unruh.
Au-delà de la détection immédiate, les chercheurs visent à explorer les liens potentiels entre ce phénomène et d'autres champs quantiques. En approfondissant notre connaissance de ces nouveaux phénomènes quantiques, ils espèrent contribuer de manière significative à la recherche d'une théorie unifiée de toutes les lois physiques. Les capacités de détection hautement sensibles et à large portée développées dans cette recherche promettent d'ouvrir la voie à de futures applications, notamment dans le domaine des technologies avancées de détection quantique. Ce travail, soutenu par des subventions de la JSPS KAKENHI et le programme HIRAKU-Global financé par le MEXT, ne se contente pas d'ouvrir de nouvelles perspectives en physique fondamentale, il inspire également une exploration plus poussée de la véritable nature de l'espace-temps et de la réalité quantique.