Pour la première fois, des scientifiques transforment la lumière en « supersolide »

Dans l’optique de sonder les états quantiques exotiques de la matière, une équipe de scientifiques est parvenue à transformer la lumière en supersolide, type de matériau se comportant à la fois comme un fluide et un solide.

Un semi-conducteur et un laser

Les atomes d’un supersolide forment une structure cristalline rigide, comme un solide ordinaire, mais ont la particularité de pouvoir également s’écouler avec une viscosité nulle, à la manière d’un superfluide. Si cet état théorisé dès la fin des années 1960 s’apparentait à un paradoxe, des expériences menées par des chercheurs du MIT et de l’ETH Zurich avaient permis de le confirmer en 2017.

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Alors que leur création impliquait jusqu’à présent des particules refroidies à des températures proches du zéro absolu (-273,15 °C), conduisant à l’apparition ou favorisant certains effets quantiques, les auteurs de la nouvelle étude, publiée dans la revue Nature, ont utilisé un semi-conducteur, composé d’arséniure d’aluminium et de gallium et un laser.

L’interaction du faisceau avec le matériau a créé des particules hybrides appelées polaritons, dont les déplacements et les niveaux d’énergie étaient influencés par la structure de ce dernier (un motif de crêtes étroites), permettant aux polaritons de fusionner et de former cet état exotique.

Supersolids are strange materials that behave like both a solid and a fluid due to quantum effects – and now researchers have created an intriguing new type of supersolid from laser light. https://t.co/7rlqx0AKpD

— New Scientist (@newscientist) March 5, 2025

Des mesures ultra-précises de la densité des polaritons ont permis de confirmer qu’il présentait à la fois la rigidité d’un solide et la fluidité sans viscosité d’un superfluide.

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De vastes implications

Dans l’ensemble, ces travaux ouvrent la voie à une meilleure compréhension des transitions de phase quantiques, lorsque la matière passe d’un état à un autre sous l’effet de variations de son environnement (température, pression, champs magnétiques…).

Selon Dimitris Trypogeorgos, du Conseil national de la recherche italien, les supersolides créés à partir de la lumière se révèlent beaucoup plus simples à manipuler que ceux obtenus à partir d’atomes ultra-froids, avec des implications pour le développement des ordinateurs et des technologies de communication quantiques.