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L’étude d’un matériau exotique a révélé qu’il ne présentait pas des propriétés quantiques inhabituelles, comme les scientifiques le supposaient, mais constituait un tout nouvel état de la matière.
L’hexaluminate de cérium et de magnésium
Comparable à une boussole, le spin constitue une propriété essentielle en physique quantique, influençant l’agencement des électrons (particules élémentaires extrêmement légères chargées négativement gravitant autour d’un noyau atomique). Dans certains matériaux, celui-ci donne lieu à une structure désorganisée semblable à celle des molécules, d’où l’expression « liquide de spin ».
À l’instar de l’eau lorsqu’elle se transforme en vapeur, l’augmentation de la température dans un matériau a habituellement pour effet de désorganiser sa structure, mais il se trouve que celle des liquides de spin le reste, même lorsque l’on refroidit ces derniers juste au-dessus du zéro absolu (-273 °C), en raison des fluctuations continues de la direction du spin.
Contrairement aux matériaux relevant du ferromagnétisme (aimants), où les spins des électrons s’alignent dans une même direction, ou de l’antiferromagnétisme, où les spins voisins s’orientent dans des directions opposées, les électrons des liquides de spin quantiques s’organisent en réseaux triangulaires. Ce « ménage à trois » est caractérisé par une turbulence intense qui perturbe leur ordre.
Material previously thought to be quantum is actually a new, non-quantum state of matter – https://t.co/rNBKG03aBP https://t.co/C2IL9RLjDn #QuantumComputing
— Epic Plain (@EpicPlain) March 7, 2026
Publiés dans la revue Science Advances, ces récents travaux ont porté sur l’hexaluminate de cérium et de magnésium (CeMgAl11O19), un isolant électrique dont la structure particulière en fait un objet d’intérêt dans le domaine de l’informatique quantique.
Pas si quantique
Alors que l‘on supposait jusqu’à présent qu’il s’agissait d’un liquide de spin quantique, en raison de caractéristiques telles qu’un continuum d’états et de l’absence d’ordre magnétique à très basse températures, des observations approfondies par Bin Gao et ses collègues de l’université Rice ont révélé sa véritable nature.
Les mesures effectuées en bombardant le matériau avec des neutrons ont notamment montré que le continuum d’états ne présentait pas de signatures quantiques, mais résultait de la dégénérescence de ces états due à la compétition entre les domaines ferromagnétiques et antiferromagnétiques.
« La capacité unique du matériau à « choisir » entre différents états de faible énergie a produit des données d’observation très similaires à celles d’un état de liquide de spin quantique », explique l’étude. « Il s’agit en fait d’un nouvel état de la matière que, à notre connaissance, nous sommes les premiers à décrire. »
Précédemment, des chercheurs avaient découvert un nouveau type de magnétisme dans des matériaux courants.