Les chercheurs ont trouvé des preuves d'une phase anormale de la matière qui devait exister dans les années 1960. L'exploitation de ses propriétés pourrait ouvrir la voie à de nouvelles technologies capables de partager des informations sans pertes d'énergie. Ces résultats sont publiés dans la revue Avancées scientifiques .

En étudiant un matériau quantique, les chercheurs de l'Université de Cambridge qui ont dirigé l'étude ont observé la présence d'ondes d'énergie étonnamment rapides ondulant à travers le matériau lorsqu'ils l'exposaient à des impulsions laser courtes et intenses. Ils ont pu faire ces observations en utilisant une caméra de vitesse microscopique qui peut suivre des mouvements petits et très rapides à une échelle difficile avec de nombreuses autres techniques. Cette technique sonde le matériau avec deux impulsions lumineuses :la première le perturbe et crée des ondes - ou oscillations - se propageant vers l'extérieur en cercles concentriques, de la même manière que de jeter une pierre dans un étang; la deuxième impulsion lumineuse prend un instantané de ces ondes à différents moments. Mettre ensemble, ces images leur ont permis de voir comment ces ondes se comportent, et de comprendre leur « limite de vitesse ».

"À température ambiante, ces ondes se déplacent à un centième de la vitesse de la lumière, beaucoup plus rapide que ce à quoi on pourrait s'attendre dans un matériau normal. Mais quand nous allons à des températures plus élevées, c'est comme si l'étang avait gelé, " a expliqué le premier auteur Hope Bretscher, qui a effectué cette recherche au laboratoire Cavendish de Cambridge. "Nous ne voyons pas du tout ces vagues s'éloigner du rocher. Nous avons passé beaucoup de temps à chercher pourquoi un comportement aussi bizarre pouvait se produire."

La seule explication qui semblait correspondre à toutes les observations expérimentales était que le matériel héberge, à température ambiante, une phase « isolant excitonique » de la matière, qui, bien que théoriquement prédit, avait échappé à la détection pendant des décennies.

"Dans un isolant excitonique, les ondes d'énergie observées sont soutenues par des particules de charge neutre qui peuvent se déplacer à des vitesses semblables à celles des électrons. Surtout, ces particules pourraient transporter des informations sans être gênées par les mécanismes de dissipation qui, dans les matériaux les plus courants, affecter les particules chargées comme les électrons, " a déclaré le Dr Akshay Rao du Laboratoire Cavendish, qui a dirigé la recherche. "Cette propriété pourrait fournir une voie plus simple vers la température ambiante, calcul d'économie d'énergie que celui de la supraconductivité."

L'équipe de Cambridge a ensuite travaillé avec des théoriciens du monde entier pour développer un modèle sur la façon dont cette phase isolante excitonique existe, et pourquoi ces ondes se comportent ainsi.

"Les théoriciens ont prédit l'existence de cette phase anormale il y a des décennies, mais les défis expérimentaux pour en voir la preuve ont signifié que ce n'est que maintenant que nous sommes en mesure d'appliquer des cadres précédemment développés pour fournir une meilleure image de la façon dont il se comporte dans un matériau réel, " commenta Yuta Murakami, de l'Institut de technologie de Tokyo, qui a collaboré à l'étude.

"Le transfert d'énergie sans dissipation remet en question notre compréhension actuelle du transport dans les matériaux quantiques et ouvre l'imagination des théoriciens à de nouvelles voies pour leur future manipulation, " a déclaré le collaborateur Denis Gole, de l'Institut Jozef Stefan et de l'Université de Ljubljana.

"Ce travail nous rapproche de la réalisation d'applications incroyablement économes en énergie qui peuvent exploiter cette propriété, y compris dans les ordinateurs, " a conclu le Dr Rao.