Les États-Unis transforment une mine abandonnée en laboratoire quantique souterrain pour repousser les frontières de la science

Le projet de transformation de la mine expérimentale Edgar par la Colorado School of Mines en laboratoire de recherche quantique est une initiative ambitieuse et innovante. Ce laboratoire souterrain, nommé Colorado Underground Research Institute (CURIE), vise à exploiter les caractéristiques géologiques uniques de la mine pour créer un environnement propice à l’avancement des technologies quantiques. Cette démarche est motivée par la nécessité de réduire les interférences environnementales, notamment les rayonnements cosmiques, qui représentent un défi majeur pour les scientifiques opérant à l’échelle quantique.

Un bouclier naturel contre les interférences

L’installation de CURIE profondément dans la mine Edgar offre aux chercheurs la possibilité de tester des équipements très sensibles, tels que les capteurs et dispositifs quantiques, dans un environnement à faible bruit de fond, protégé des rayons cosmiques et des bruits électromagnétiques courants en surface. Ce bouclier naturel contre les ondes électromagnétiques crée un environnement bien plus « silencieux » qu’un laboratoire de surface. Cette réduction des interférences permet de maintenir la cohérence quantique fragile des qubits, les unités fondamentales de l’information quantique. Aujourd’hui, l’extension de ces temps de cohérence est un défi principal pour le développement d’ordinateurs quantiques robustes, car les ordinateurs les plus sophistiqués mesurent ces temps en millisecondes.

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Quantification de l’atténuation des radiations

Les recherches actuelles, dirigées par l’étudiant en doctorat Dakota Keblbeck, utilisent des scintillateurs plastiques couplés à des tubes photomultiplicateurs pour quantifier précisément le degré d’atténuation naturelle des radiations. Ces instruments détectent les faibles impulsions lumineuses générées lorsque la radiation interagit avec le matériau scintillant, fournissant des données essentielles sur le rayonnement de fond résiduel dans les zones expérimentales potentielles.

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Des travaux d’infrastructure sont en cours pour préparer le site de la mine. Le Département de génie minier développe les tunnels et chambres nécessaires, tandis que le Département de physique installera ensuite les équipements de laboratoire et gérera les expériences. Le premier laboratoire devrait être entièrement instrumenté et opérationnel d’ici fin 2026. Cette recherche préliminaire est cruciale pour valider l’adéquation du site pour de futures expériences quantiques à haute sensibilité.

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Plans pour des laboratoires spécialisés supplémentaires

Sous la direction du professeur associé Kyle Leach, directeur scientifique de CURIE, la recherche en cours démontre la viabilité des expériences avancées sur le site d’Edgar. Les fouilles pour le laboratoire quantique principal de CURIE sont en cours, avec des plans pour des laboratoires spécialisés supplémentaires à l’avenir. Les activités de recherche comprendront la science fondamentale, y compris des études sur les neutrinos.

La transformation de la mine Edgar en CURIE vise à fournir une ressource unique pour l’avancement de la physique fondamentale et le soutien au développement et à la commercialisation des technologies quantiques de nouvelle génération. Ce projet est un atout rare et précieux, car il n’existe que quelques autres laboratoires souterrains similaires dans le monde, souvent difficiles d’accès et coûteux.

Un avenir prometteur pour la recherche quantique

La Colorado School of Mines, en collaboration avec divers départements, travaille à la mise en place d’un environnement de recherche de pointe qui pourrait révolutionner notre compréhension des mécanismes quantiques. Cette initiative contribue non seulement à la science académique mais pourrait également avoir des implications commerciales significatives, en soutenant le développement de technologies quantiques exploitables.

En fin de compte, ce projet soulève une question fascinante : comment l’extension de la recherche quantique à des environnements aussi uniques pourrait-elle transformer notre capacité à développer des technologies encore inimaginables aujourd’hui ?

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