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Pour un minéralogiste, une mine est une invitation. La terre s'y trouve ouverte, ses veines mises à nu, et ceux qui y pénètrent espèrent y dénicher des merveilles inconnues. Dans les années 1970, la mine de Kali Kafi, près de la petite ville iranienne d'Anarak, a exaucé ce vœu. Au milieu des roches poussiéreuses du désert, Joachim Otteman et Darius Adib y ont aperçu une lueur d'un vert bleuté.
Une pierre pas comme les autres
Les deux hommes prélèvent des échantillons de ce minéral vitreux et en analysent la structure en laboratoire. Une certitude s'impose : cette espèce minérale n'avait jamais été cataloguée. Ils la baptisent anarakite, et elle sombre ensuite dans l'oubli pendant des décennies. Ce qu'ils ignoraient, c'est que cette lueur émeraude dissimulait peut-être un secret quantique remarquable.
Paradoxe EPR et Intrication quantique : le théorème de Bell a 60 ans !
Les travaux du physicien irlandais John Stewart Bell (1928-1990) ont pavé la voie à la toute jeune discipline de l'information quantique. De fait, le théorème qu'il avait démontré en 1964, en réfléchissant au célèbre paradoxe EPR (Einstein-Podolsky-Rosen), a mené en 1982 à l'expérience d'Alain Aspect, qui lui a valu le prix Nobel de physique. Cette expérience a confirmé la réalité du phénomène d'intrication quantique, qui est à la base des travaux sur la téléportation et la cryptographie quantique. On a fêté récemment les 60 ans de la découverte de ce théorème.... Lire la suite
Car il ne s'agit pas d'une roche ordinaire. L'anarakite, rapidement rebaptisée par la suite « herbertsmithite », pourrait être considérée comme l'un des meilleurs candidats naturels pour héberger un état de liquide de spin quantique. L'existence naturelle de ces états a fait l'objet d'un vif débat, mais si les physiciens qui y croient ont raison, alors la nature serait capable de produire d'elle-même des états fortement intriqués.
Cette pierre pourrait naturellement abriter un état quantique rare, que les physiciens cherchent à comprendre depuis des décennies. © Wulfenite (Rare) Robertson Coll, iStock
L'intrication, un trésor difficile à fabriquer
Les physiciens savent provoquer l'intrication, mais de façon limitée seulement, par exemple en reliant des particules de lumière ou des atomes ultrafroids. Parvenir à intriquer des particules au cœur d'un bloc de matière leur a jusqu'ici échappé.
Tout est quantique : le spin d'une particule dévoilé par une expérience
En physique quantique, le spin est une propriété des particules. Bien qu'il ne possède pas d’équivalent exact à l’échelle classique, on peut l’expliquer en le comparant à la polarisation d'un aimant. Tout est quantique revient en vidéo sur l’expérience de Stern et Gerlach qui a permis de mettre en évidence cette propriété.... Lire la suite
C'est là que des minéraux comme la herbertsmithite changent la donne. Ils suggèrent que l'intrication quantique ne serait pas nécessairement quelque chose à fabriquer, mais quelque chose qui existe déjà, et que l'on pourrait potentiellement exploiter pour faire entrer les ordinateurs quantiques dans une nouvelle ère d'utilité.
L'image avancée par Michael Norman, du Laboratoire national d'Argonne, dans l'Illinois, donne la mesure de l'enjeu : l'ensemble fonctionnerait comme un réseau intriqué, une sorte d'intelligence collective, et c'est précisément cela, un liquide de spin. Si la nature le réussit mieux que nous, conclut-il, ce serait formidable.
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