Des chercheurs de la TU Wien ont développé un système quantique utilisant des atomes de rubidium ultrafroids permettant à l'énergie et à la masse de s'écouler avec une efficacité parfaite, défiant la résistance habituelle. Confinés sur une seule ligne, les atomes entrent en collision sans fin sans ralentir, imitant un berceau de Newton. La découverte, publiée dans Science, met en lumière une nouvelle forme de transport dans les gaz quantiques.
Dans une expérience décisive, des scientifiques de l'Université technique de Vienne (TU Wien) ont réalisé un 'fil' quantique à partir de milliers d'atomes de rubidium refroidis à des températures ultrafroides. En utilisant des champs magnétiques et optiques pour restreindre le mouvement des atomes à une ligne droite, l'équipe a observé un transport d'énergie et de masse qui reste inchangé malgré de nombreuses collisions. Cette configuration défie la physique conventionnelle, où les flux comme l'électricité ou la chaleur font face à une résistance due à la friction et à la diffusion. Au lieu de cela, le gaz atomique présente une conductivité parfaite, le mouvement se propageant proprement à travers le système. «En principe, il existe deux types de phénomènes de transport très différents», explique Frederik Møller de l'Atominstitut de la TU Wien. «On parle de transport balistique lorsque les particules se déplacent librement et parcourent deux fois la distance en deux fois le temps—comme une balle voyageant en ligne droite». Le comportement observé transcende cependant le transport balistique et diffusif. «En étudiant le courant atomique, nous avons vu que la diffusion est pratiquement complètement supprimée», note Møller. «Le gaz se comporte comme un conducteur parfait ; même si d'innombrables collisions se produisent entre les atomes, des quantités comme la masse et l'énergie s'écoulent librement, sans se dissiper dans le système». L'effet ressemble à un berceau de Newton quantique, où la quantité de mouvement est transférée directement sans perte. «Les atomes de notre système ne peuvent entrer en collision que dans une seule direction», dit Møller. «Leurs impulsions ne sont pas diffusées mais simplement échangées entre les partenaires de collision. L'impulsion de chaque atome reste conservée—elle ne peut être que transmise, jamais perdue». Cela empêche le gaz d'atteindre l'équilibre thermique, offrant des perspectives sur la résistance quantique. «Ces résultats montrent pourquoi un tel nuage atomique ne se thermalise—pourquoi il ne distribue pas son énergie selon les lois habituelles de la thermodynamique», ajoute Møller. «Étudier le transport dans de telles conditions parfaitement contrôlées pourrait ouvrir de nouvelles voies pour comprendre comment la résistance émerge ou disparaît au niveau quantique». Les résultats paraissent dans un article intitulé 'Characterizing transport in a quantum gas by measuring Drude weights', publié dans Science en 2025 par des auteurs dont Philipp Schüttelkopf, Mohammadamin Tajik et Jörg Schmiedmayer.
