L'effet Mpemba quantique : un refroidissement sous contrôle express
Tout tend vers l'équilibre : le thé refroidit, le pendule s'immobilise. Cette évolution se mesure par l'entropie, un désordre qui ne cesse de croître. Mais parfois, l'eau chaude gèle avant l'eau tiède. L'effet Mpemba n'est pas qu'une simple curiosité : il se manifeste aussi dans le monde quantique. Des chercheurs ont trouvé le moyen de contrôler ce paradoxe.
Leur méthode évoque un jeu avec des balançoires reliées entre elles : pour calmer une chaîne qui se balance follement, il suffit de « relâcher » brièvement les ressorts des plus agitées, et le désordre général s'apaise. Dans un système quantique, les « balançoires » sont les particules, et « relâcher les ressorts » signifie augmenter temporairement les fuites d'énergie dans certaines liaisons.
Cette astuce ne dépend pas des conditions initiales et fonctionne pour tous les objets quantiques, des atomes froids d'hélium aux qubits de calcul.
Un réglage fin de l'amortissement promet d'accélérer les ordinateurs quantiques, en leur permettant d'atteindre plus vite un état stable. Ludwig Boltzmann enseignait que l'entropie augmente inexorablement, mais dans les systèmes ouverts, nous pouvons intervenir dans ce processus.
L'effet Mpemba, découvert au XXe siècle par un lycéen, avait déjà été décrit par Aristote : au IVe siècle av. J.-C., il avait remarqué que les habitants du Pont chauffaient l'eau avant de la congeler pour que la glace se forme plus rapidement.