Pendant des décennies, les scientifiques ont cru que les phénomènes quantiques – ces bizarreries de la physique où une particule peut être dans plusieurs états à la fois – ne pouvaient exister que dans des conditions extrêmement froides, proches du zéro absolu. Mais une équipe de chercheurs vient de bousculer cette certitude en réussissant à recréer un état de chat de Schrödinger… à une température étonnamment « chaude » selon les standards de la physique quantique. Une prouesse technique qui ouvre la voie à une révolution dans les technologies quantiques, jusqu’ici limitées à des environnements cryogéniques.
Le chat de Schrödinger… version « chaude »
Pour bien comprendre ce qui rend cette découverte si spectaculaire, un petit rappel s’impose. En 1935, le physicien autrichien Erwin Schrödinger propose une expérience de pensée devenue célèbre pour illustrer les bizarreries du monde quantique. Il imagine un chat enfermé dans une boîte, aux côtés d’un dispositif lié à une particule subatomique. Si cette particule se désintègre, un poison est libéré et le chat meurt. Si elle ne se désintègre pas, le chat reste vivant.
Mais tant que la boîte reste fermée et que personne ne regarde à l’intérieur, le chat est à la fois vivant et mort. Cet état étrange, appelé superposition quantique, signifie qu’un système peut exister dans plusieurs états à la fois – jusqu’à ce qu’une observation vienne « figer » la réalité dans un seul état.
Aujourd’hui, ce paradoxe n’est plus seulement une idée abstraite. Les scientifiques parviennent à recréer des états de superposition en laboratoire, en les appelant symboliquement des “états de chat”. Le problème ? Ces états sont extrêmement sensibles. La moindre perturbation extérieure – et surtout la chaleur – suffit en effet à les faire s’effondrer. En effet, la chaleur provoque des mouvements aléatoires dans les atomes, appelés bruit thermique, qui viennent perturber les états quantiques, comme une vibration dans un château de cartes.
C’est pourquoi, jusqu’ici, les expériences quantiques nécessitaient des températures ultra-basses, proches du zéro absolu (−273,15 °C), afin de limiter ce bruit et protéger ces états fragiles. Cette contrainte technique majeure rendait les technologies quantiques difficilement utilisables en dehors des laboratoires.
Or, c’est précisément cette barrière que des chercheurs de l’Université d’Innsbruck viennent de franchir. Dans une étude publiée dans Science Advances, ils annoncent avoir réussi à créer un chat de Schrödinger à 1,8 Kelvin, soit environ −271,3 °C. Ça reste glacial pour nous, mais en physique quantique, c’est presque tropical.
Comment ont-ils réussi cet exploit ?
Pour parvenir à ce tour de force, l’équipe de chercheurs a utilisé un qubit transmon, un type de circuit quantique basé sur un matériau supraconducteur. Ce qubit a été placé à l’intérieur d’un résonateur micro-ondes supraconducteur, autrement dit une sorte de « boîte » capable de piéger et stocker l’énergie micro-ondes sans pratiquement aucune perte. Ce système, ultra-précis, permet de contrôler les états quantiques avec finesse.
Mais ce n’est pas tout : les chercheurs ont eu recours à deux protocoles particulièrement ingénieux pour manipuler ces états fragiles. Le premier, appelé ECD (déplacement conditionnel avec écho), consiste à déplacer un état quantique dans une certaine direction, puis à appliquer un « écho » pour corriger d’éventuelles erreurs. C’est un peu comme ajuster la trajectoire d’un avion en vol : on le guide, puis on le stabilise.
Le second protocole, qcMAP (mappage de contrôle quantique), repose sur l’enchevêtrement de deux éléments quantiques. En les faisant interagir, il devient possible de contrôler l’état de l’un en manipulant l’autre, un peu comme si deux marionnettes étaient reliées par des fils invisibles. Ensemble, ces deux méthodes permettent de créer et maintenir des états de superposition quantique, même lorsque l’environnement est plus chaud que ce que l’on croyait jusqu’alors possible.
Autrement dit, l’équipe a montré que le fameux chat de Schrödinger pouvait survivre dans des conditions nettement moins extrêmes, brisant un dogme majeur de la physique quantique.
Qu’est-ce que ça implique ?
Jusqu’à présent, l’un des plus grands freins au développement des technologies quantiques – comme les ordinateurs quantiques – était la nécessité de maintenir des températures ultra-basses, ce qui rend les systèmes lourds, coûteux et difficiles à déployer en dehors des laboratoires spécialisés.
Mais cette nouvelle découverte prouve que les effets quantiques peuvent survivre à des conditions moins extrêmes. Cela signifie qu’à l’avenir, nous pourrions voir émerger des technologies quantiques plus robustes, plus accessibles et adaptées à des contextes réels – hors des laboratoires réfrigérés.
Vers un futur quantique plus réaliste ?
Cette découverte n’est pas une fin en soi, mais plutôt une ouverture. En montrant qu’il est possible de créer un état de chat de Schrödinger à une température autre que glaciale, les chercheurs ouvrent la voie à de nouveaux dispositifs quantiques fonctionnant dans des conditions plus souples. Cela pourrait accélérer l’arrivée des ordinateurs quantiques commerciaux ou des capteurs quantiques ultra-précis dans notre quotidien.
Et qui sait ? Peut-être que, demain, les chats de Schrödinger pourront sortir de leur boîte et ronronner dans des conditions moins extrêmes. Ce qui semblait jusque-là réservé à des expériences délicates et ésotériques devient peu à peu tangible, réaliste et prometteur.
