Des physiciens américains ont observé un état de la matière jamais vu auparavant, qui pourrait ouvrir la voie à une nouvelle génération d’ordinateurs, capables de résister aux conditions extrêmes de l’espace. Cette découverte, aussi fascinante que prometteuse, pourrait bouleverser les technologies du futur.
Une matière née sous des conditions extrêmes
Et si la clé d’un ordinateur capable de fonctionner sans interruption pendant des années dans l’espace venait d’un étrange matériau synthétisé en laboratoire ? C’est l’hypothèse désormais crédible grâce à des travaux menés par une équipe de l’Université de Californie à Irvine, qui vient de révéler l’existence d’un nouvel état de la matière quantique. Ce phénomène, jusqu’ici uniquement prédit par la théorie, a été observé pour la première fois dans un matériau baptisé pentatelluride d’hafnium.
Cette avancée a été rendue possible en soumettant le matériau à des champs magnétiques extrêmes, atteignant 70 Teslas – soit environ 700 fois plus que le champ magnétique d’un aimant de réfrigérateur. Sous cette contrainte, les propriétés du matériau ont changé de manière spectaculaire, marquant le passage à une phase totalement inédite.
Un liquide quantique d’un nouveau genre
Dans cette nouvelle phase, les électrons ne circulent plus librement comme dans un métal classique. Ils s’associent à leurs équivalents positifs, appelés trous, pour former des couples baptisés excitons. Ce qui rend cette phase encore plus singulière, c’est que les électrons et les trous tournent dans la même direction — un comportement jamais observé jusqu’à présent.
Ce liquide d’excitons agit comme une matière cohérente, un peu comme un superfluide, mais à l’échelle des particules quantiques. Selon les chercheurs, si ce matériau pouvait être tenu dans la main, il émettrait une lumière intense à haute fréquence. Une image frappante pour illustrer la nature hautement énergétique et instable de cet état.
Une piste pour l’électronique du futur
Mais au-delà de la prouesse fondamentale, cette découverte ouvre des perspectives technologiques considérables. L’une des plus prometteuses concerne la spintronique, un domaine de recherche qui vise à utiliser le spin des électrons — c’est-à-dire leur moment magnétique — plutôt que leur charge pour transporter l’information. Cela permettrait de développer des dispositifs plus rapides, plus compacts et bien plus économes en énergie que les circuits électroniques actuels.
Encore plus révolutionnaire : ce nouvel état semble insensible aux radiations, un problème majeur dans l’espace. Les rayonnements cosmiques peuvent gravement endommager les composants électroniques traditionnels. Ce matériau, lui, pourrait résister sans faiblir, rendant possible des ordinateurs autonomes et durables pour les missions spatiales les plus ambitieuses, notamment celles visant Mars ou au-delà.
Une technologie taillée pour l’espace
C’est précisément cette robustesse face aux radiations qui enthousiasme les chercheurs. Pour explorer le système solaire, les ordinateurs embarqués doivent fonctionner dans des conditions extrêmes, sans maintenance humaine. Or, les composants classiques vieillissent vite sous l’effet du rayonnement cosmique. Ce nouvel état quantique stable et résistant pourrait donc devenir un élément clé de l’électronique spatiale, en particulier pour les missions de longue durée envisagées par la NASA ou SpaceX.
« Si vous voulez envoyer des ordinateurs dans l’espace lointain, c’est peut-être ce matériau qu’il vous faut », résume Luis Jauregui, chercheur principal de l’étude.
Une première mondiale, fruit d’un travail collectif
Le matériau a été conçu et synthétisé à l’UC Irvine par le post-doctorant Jinyu Liu et son équipe. Les expériences à champ magnétique extrême ont été réalisées dans deux laboratoires spécialisés : le Laboratoire national de Los Alamos au Nouveau-Mexique et le National High Magnetic Field Laboratory en Floride. L’interprétation théorique a été assurée par des physiciens du LANL.
Ce n’est qu’un début
Pour l’instant, ce nouvel état de la matière reste observé dans des conditions extrêmes, difficilement reproductibles à grande échelle. Mais comme souvent en physique fondamentale, ce sont les premières pierres d’un édifice qui pourrait, demain, transformer notre rapport à la technologie.
Ce type de découverte montre à quel point la recherche sur les matériaux exotiques reste un terrain fertile pour les révolutions à venir, non seulement en informatique, mais aussi dans les domaines de l’énergie, des communications ou de l’exploration spatiale. À l’heure où la conquête de Mars se prépare, cette matière lumineuse et insaisissable pourrait bien devenir un allié inattendu de l’humanité.
