Des physiciens apprennent à faire reculer la flèche du temps dans un système quantique

Le temps, dans la vie quotidienne, s’écoule dans une seule direction : les tasses se brisent mais ne se reforment jamais, et la chaleur va du chaud vers le froid. Pourtant, aux plus petites échelles, les lois fondamentales de la physique se moquent en réalité du sens vers lequel pointe le temps. Une équipe du Laboratoire national de Los Alamos a désormais montré, dans des travaux rapportés à la mi-2026, comment tirer parti de cette symétrie cachée, en concevant des systèmes quantiques dont la « flèche du temps » peut être ralentie, supprimée, voire inversée.

La recherche, dirigée par le physicien Luis Pedro García-Pintos avec ses collègues Yi-Kai Liu et Alexey V. Gorshkov, a été publiée dans la revue Physical Review X. L’astuce réside dans une chorégraphie soigneuse de mesure et de rétroaction. Lorsqu’on mesure un système quantique, on le perturbe inévitablement. L’équipe de Los Alamos a conçu des séquences de champs et d’impulsions de contrôle, décrites mathématiquement comme des hamiltoniens de contrôle, qui utilisent l’information tirée des mesures pour annuler cette perturbation, ou même la surcorriger, orientant de fait l’écoulement apparent du temps du système.

“Pourtant, aux plus petites échelles, les lois fondamentales de la physique se moquent en réalité du sens vers lequel pointe le temps.”

Les physiciens caressent depuis longtemps l’idée d’un « démon de Maxwell quantique », un être hypothétique qui utilise l’information pour sembler déjouer la tendance de l’entropie à croître. Les nouveaux protocoles transforment cette expérience de pensée en une recette concrète et programmable. Des idées voisines évoquent des « moteurs à mesure », des dispositifs qui récoltent de l’énergie utilisable directement de l’acte de mesure quantique. « Au niveau microscopique, la plupart des lois fondamentales de la physique considèrent le mouvement vers l’avant et vers l’arrière dans le temps comme physiquement possible, a expliqué García-Pintos, et les outils que nous avons construits peuvent manipuler la flèche du temps perçue. »

Il ne s’agit surtout pas de construire une machine à voyager dans le temps ni de violer les principes profonds de la thermodynamique ; la deuxième loi régit toujours l’univers dans son ensemble. Il s’agit plutôt d’acquérir un contrôle d’une grande finesse sur les minuscules systèmes quantiques qui font tourner les technologies émergentes. Les retombées pourraient être importantes : des ordinateurs quantiques plus puissants et plus fiables, des batteries quantiques qui stockent et libèrent l’énergie plus efficacement, et de meilleures façons de préparer des états quantiques délicats. C’est un bel exemple de la manière dont la compréhension des symétries les plus profondes de la nature peut, sans bruit, nous offrir de nouveaux outils d’ingénierie.