Ce nouvel état de la matière ne s’écoulerait pas dans l’espace, mais dans le temps

Des physiciens de l’Institut Max-Planck de physique des systèmes complexes ont fait tourner une simulation inhabituelle. Leur modèle décrit une matière dont l’organisation ne tient plus dans l’espace, seulement dans le temps. Le rythme obtenu se maintient un court instant, puis se dissout à la manière d’un glaçon en train de fondre.

La matière ne se résume plus aux quatre états appris à l’école. Près du zéro absolu, les laboratoires en recensent des dizaines. L’an dernier, un laser projeté sur un semi-conducteur avait figé de la lumière à l’état supersolide. Jusqu’ici, le temps restait un simple décor.

Des physiciens explorent depuis quelques années un objet bien plus étrange, le cristal temporel discret. Son motif ne se répète pas dans l’espace, il revient dans le temps. Ce genre de recherche nourrit le calcul quantique, où une machine allemande tient dans une baie de serveur grâce à un diamant de synthèse. Secoué à un rythme donné, le système ne répond qu’une fois sur deux.

La fonte d’un cristal temporel donnerait naissance à un liquide fait de temps

Zuo Wang et Marios H. Michael, de l’Institut Max-Planck de physique des systèmes complexes, décrivent un liquide temporel dans une prépublication déposée sur arXiv. Leur modèle fait travailler dix mille petits aimants, les spins, rangés en damier et couplés à une cavité électromagnétique reliée à un réservoir de chaleur. Chaque spin bascule deux fois moins vite que l’onde qui l’entretient. La cadence collective tient d’un bout à l’autre du calcul.

Localement, le rythme survit, alors que la synchronisation entre régions éloignées se défait peu à peu. Quelques accrocs ponctuels expliquent ce délitement. Les auteurs les appellent solitons temporels, des ruptures soudaines qui désynchronisent une zone sans stopper le battement général. Ils se multiplient dès que la cavité perd son énergie trop vite. À l’arrivée, le liquide temporel garde un ordre à courte échéance et le perd au-delà, comme l’eau d’un glaçon fondu.

Le bruit thermique joue ici un rôle inattendu. Aux températures les plus basses, l’ordre ne se forme pas, et une chaleur excessive le détruit. Entre les deux, les fluctuations aideraient la matière à tenir le tempo. Personne n’a encore fabriqué un liquide temporel, et le modèle traite les spins comme des objets classiques. Sortis des équations en 2017 avec des ions piégés, les cristaux temporels ont ensuite été obtenus sur des processeurs quantiques. Ces mêmes dispositifs pourraient servir de terrain d’essai.