La « superchimie quantique » observée pour la première fois en laboratoire

Des scientifiques de l’université de Chicago ont réalisé la toute première observation en laboratoire d’un phénomène étrange prédit depuis longtemps : la « superchimie quantique ».

Influencer les réactions chimiques à l’échelle quantique

Toutes sortes de comportements étranges interviennent à l’échelle quantique. Les atomes peuvent exister dans plusieurs états à la fois, s’enchevêtrer au point de partager des informations instantanément sur n’importe quelle distance (la fameuse intrication quantique), ou franchir des barrières ne pouvant « normalement » pas l’être. Depuis des années, les scientifiques tentent d’exploiter ces phénomènes afin de créer des systèmes informatiques et de communication toujours plus puissants.

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Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Nature Physics, une équipe américaine a obtenu la première preuve directe d’un effet quantique connu sous le nom de « superchimie ». Alors qu’en chimie classique, les atomes d’un mélange se percutent de manière aléatoire, impliquant que chaque collision puisse les conduire à se lier et à former une molécule, les chercheurs ont démontré qu’ils pouvaient sous certaines conditions effectuer ces actions de manière conjointe et synchronisée.

Leurs expériences ont impliqué un étrange état de la matière appelé condensat de Bose-Einstein, dans lequel un nuage d’atomes refroidis à une température proche du zéro absolu se comportent essentiellement comme une seule particule. Ce qui s’est traduit par des réactions chimiques beaucoup plus rapides, permettant de créer de grands lots de molécules identiques de manière plus fiable qu’avec la chimie traditionnelle.

UChicago scientists observe first evidence of ‘quantum superchemistry’ in the laboratory https://t.co/Y0BjtFtkgT pic.twitter.com/XNqrqu8AIz

— UChicago News (@UChicagoNews) August 4, 2023

L’équipe a également observé un phénomène assez inattendu : des interactions à trois corps plus fréquentes que celles à deux corps. Essentiellement, trois atomes entraient en collision, deux d’entre eux s’associant pour former une molécule et le troisième contribuant d’une manière ou d’une autre au processus.

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D’importantes implications

Promettant d’aider les scientifiques à sonder les lois de la physique, une telle avancée pourrait ouvrir la voie au développement de nouvelles technologies dans le domaine de la chimie et de l’informatique quantiques. Bien que cette superchimie n’ait été réalisée qu’avec des molécules à deux atomes, les scientifiques prévoient d’étendre prochainement l’approche à des molécules plus complexes.

« Ce que nous avons observé correspond aux prédictions théoriques », souligne Chin. « Cette première, qui constituait un objectif scientifique majeur depuis deux décennies, est très excitante. »