Quatre décennies après la proposition de la théorie des cicatrices quantiques, des physiciens ont observé ce phénomène pour la première fois. Le 17 décembre 2024, une équipe de chercheurs a publié ses résultats dans Nature, marquant une avancée significative en physique quantique.
Les cicatrices quantiques désignent les trajectoires prévisibles que peuvent emprunter les électrons en mouvement, contrastant avec leur comportement chaotique habituel. En utilisant des points quantiques de graphène, les scientifiques ont pu capturer et visualiser ces électrons se déplaçant le long de trajectoires définies, semblables à la façon dont les gens créent des chemins dans l'herbe en empruntant la même route à plusieurs reprises.
Les électrons présentent une nature duale, agissant à la fois comme des particules et des ondes, ce qui complique leur comportement dans les matériaux conducteurs. Historiquement, même dans des conducteurs de haute qualité, les électrons ont tendance à se disperser de manière erratique. La découverte des cicatrices quantiques offre un aperçu d'un monde quantique plus ordonné, où les électrons peuvent suivre des chemins cohérents.
Pour réaliser cette observation, les chercheurs se sont concentrés sur les électrons de Dirac, connus pour leur mouvement énergique, et ont placé des points quantiques de graphène dans un environnement contrôlé. Les images résultantes ont révélé des électrons traçant un motif en forme de huit, indiquant un niveau de prévisibilité jamais vu chez des électrons libres.
Bien que les implications de cette découverte soient profondes, les chercheurs reconnaissent qu'il est nécessaire de mener d'autres investigations pour comprendre les conditions spécifiques qui conduisent à un tel comportement. Ils croient que les cicatrices quantiques pourraient potentiellement révolutionner les technologies quantiques, bien que les applications pratiques puissent encore prendre des années.