Le terme cristal temporel évoque plutôt un artefact tout droit sorti d’un film de science-fiction qui aiderait, par exemple, à voyager dans le temps. Mais non. La réalité est à la fois moins spectaculaire, tout en étant tout aussi mystérieuse.
Tout commence dans une étude scientifique parue dans la revue Nature Materials le 4 septembre 2025. Deux physiciens de l’Université du Colorado détaillent comment ils ont obtenu un cristal temporel visible au microscope, voire occasionnellement à l’œil nu.
Une symétrie à la fois dans l’espace et dans le temps
C’est-à-dire ? Dans un cristal ordinaire, si la surface est si lisse, c’est parce que les atomes qui le composent sont liés dans une structure qui se répète dans l’espace, comme un maillage qui ne change jamais. Des physiciens se sont alors dits qu’il était possible de recréer cet agencement répétitif, mais dans le temps, puisque dans les lois de la physique, la symétrie existe à la fois dans l’espace et dans le temps. C’est le prix Nobel de physique 2004, Frank Wilczek, qui a émis l’idée le premier en 2012.
Il décrit un ensemble de particules n’émettant aucune énergie et capable de se déplacer et de revenir indéfiniment à son état d’origine. Ce n’est donc pas un cristal à proprement parler, mais plutôt un genre d’oscillateur où la structure périodique se répète dans le temps, et non pas dans l’espace.
De la théorie à la pratique, il n’y a qu’un pas. Quatre ans plus tard, des physiciens du Maryland ont réussi à observer une telle structure dans une expérience. Ils ont créé un ensemble quantique d’ions rangés en cercle, les ont refroidis jusqu’à ce qu’ils soient stables et immobiles. Une fois les ions immobiles, ils les ont bombardés avec des lasers pour les « exciter » et créer une oscillation et un basculement des spins des ions.
Résultat : des lumières psychédéliques
La symétrie était donc brisée, ce qui pourrait valoir l’appellation de cristal temporel. Mais, selon la théorie initiale, il y a un souci puisqu’une force externe influe sur le système.
Dans la nouvelle expérience parue en 2025, les chercheurs ont trouvé une autre méthode. Ils se sont servis de cristaux liquides, les mêmes que l’on trouve dans les écrans LCD, et les ont enfermés entre deux plaques de verre colorées. Là, sous l’effet de certains types de lumière, les cristaux se sont mis à interagir entre eux et à décrire des mouvements qui se répétaient pendant plusieurs heures. Et ça ne s’arrête pas même en changeant la lumière en cours de route ou en l’arrêtant.
Un des auteurs, Ivan Smalyukh, développe dans un communiqué de l’Université du Colorado : « Tout naît de rien. Tout ce que vous faites est d’allumer une lumière et tout ce monde de cristaux temporels émerge ». Ici, ce n’est pas directement la lumière qui influe sur les cristaux, mais plutôt le fait que sous son effet, les molécules colorées du verre changent d’orientation, ce qui exerce une pression sur les cristaux liquides piégés au milieu.
De l’informatique quantique aux billets de banque
Il y a donc bien une énergie extérieure, ce qui ne correspond pas tout à fait à la définition de Frank Wilczek selon qui le système devrait être complètement fermé. Reste qu’il y a plusieurs points intéressants : tout d’abord, le phénomène est visible au microscope, et même parfois à l’œil nu, ce qui est remarquable.
Surtout : puisque l’énergie apportée est minime, on peut commencer à penser à des applications de cette technologie. Les possibilités sont nombreuses dans le champ en pleine mutation de l’informatique quantique, mais pas uniquement. Les chercheurs évoquent la possibilité d’en placer sur des billets de banque pour éviter la contrefaçon et d’en utiliser dans le stockage de données en créant des structures plus grandes et plus complexes.
Tout cela semble lointain. Cependant, les cristaux temporels qui n’étaient qu’un concept théorique il y a 13 ans commencent déjà à faire leur apparition, ce qui laisse penser que les innovations autour de ce concept pourraient bien s’accélérer dans un avenir proche.
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