L’intrication quantique détectée dans un cristal d’un centimètre

Une équipe internationale dirigée par la TU Wien a détecté pour la première fois un haut niveau d’intrication quantique dans un cristal macroscopique d’un centimètre. La découverte, obtenue à l’Institut Laue-Langevin de Grenoble, bouscule les hypothèses sur l’échelle à laquelle opère la mécanique quantique.

L’intrication quantique ne serait plus l’apanage exclusif du monde microscopique. Pour la première fois, des physiciens ont mesuré directement un haut degré d’enchevêtrement entre particules au sein d’un cristal d’un centimètre, un objet parfaitement visible sans instrument. Le résultat, publié le 15 juin dans Nature Physics, écarte une frontière longtemps tenue pour acquise, à savoir le cantonnement des effets quantiques aux échelles atomiques et subatomiques.

Des groupes d’au moins neuf particules intriquées

L’expérience s’est déroulée à l’Institut Laue-Langevin de Grenoble. Federico Mazza, doctorant, y a bombardé de neutrons un cristal composé de cérium, de palladium et de silicium, un matériau classé parmi les « métaux étranges ». Les substances de cette famille affichent des propriétés électriques qui échappent aux modèles établis de la physique du solide.

« Dans un matériau ordinaire, on s’attendrait à ce qu’un neutron transfère son énergie à une particule individuelle », explique Federico Mazza. « Mais en analysant les données à l’aide de l’information de Fisher quantique, nous avons obtenu une réponse qui ne peut pas être expliquée en termes de particules indépendantes. Elle indique au contraire que des groupes d’au moins neuf entités quantiquement intriquées agissent collectivement. »

La mesure a atteint son paroxysme au point critique quantique, seuil où le matériau bascule d’une phase quantique à une autre. Une preuve directe, selon les auteurs, que les corrélations quantiques s’intensifient à la frontière entre phases.

L’information de Fisher, détecteur d’invisible

Les assises théoriques de l’étude remontent aux recherches de Peter Zoller et de son équipe à l’université d’Innsbruck. Les physiciens autrichiens ont démontré que l’information de Fisher quantique, un outil emprunté à la théorie de l’information, peut révéler la présence d’intrication dans de vastes systèmes à plusieurs corps.

« Pour un ensemble de particules indépendantes, la réponse est limitée, car chaque particule contribue de façon individuelle », détaille Silke Bühler-Paschen, professeure à l’Institut de physique du solide de la TU Wien. « En revanche, si les particules sont intriquées, le système dans son ensemble peut répondre plus fortement que la somme de ses parties. »

Un lien avec les métaux étranges

Fakher Assaad, théoricien principal de l’étude et chercheur à l’université de Würzburg, souligne la portée des résultats au-delà du seul matériau examiné. « L’intrication forte semble être directement liée au comportement inhabituel des métaux étranges », indique-t-il. Les métaux étranges constituent une énigme pour la physique de la matière condensée depuis leur identification : leur résistivité électrique varie linéairement avec la température, au lieu du comportement quadratique prédit par la théorie de Fermi.

Les observations de l’équipe prolongent une collaboration nouée en 2025 entre la TU Wien et l’université Rice, qui avait mis en évidence la circulation étonnamment peu bruitée du courant électrique dans les métaux étranges. L’intrication fraîchement mesurée fournit désormais une explication plausible : les particules se coordonneraient collectivement pour atténuer les fluctuations de courant.

Vers la métrologie quantique

L’équipe de Silke Bühler-Paschen explore à présent les applications potentielles des métaux étranges dans le domaine des technologies quantiques, en particulier pour la métrologie de haute précision. La capacité des particules intriquées à répondre de manière coordonnée laisse entrevoir des capteurs d’un genre nouveau, exploitant l’amplification collective du signal quantique.

La détection d’intrication à l’échelle macroscopique ne se limite pas à une performance expérimentale. Elle interroge la séparation traditionnelle entre monde classique et monde quantique, et ouvre une voie nouvelle pour manipuler des corrélations quantiques dans des objets tangibles.

Article : « Quantum Fisher information in a strange metal », Nature Physics (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03298-0

Source : Wien TU