Une goutte d'encre tombe dans un verre d'eau — et au lieu d'une tache uniforme, un anneau naît, qui se met aussitôt à tournoyer. C'est à peu près ainsi que naît un skyrmion : la lumière émise par une source minuscule s'enroule en un tourbillon stable. Jusqu'à présent, de tels tourbillons n'étaient obtenus qu'avec de grands lasers. Désormais, on a appris à les créer à partir d'atomes uniques, directement sur une puce.
Le secret réside dans la surface sur laquelle repose la source de lumière. C'est une plaque parsemée de rangées de piliers métalliques hauts de quelques dizaines de nanomètres — des centaines de fois plus fins qu'un cheveu humain. La lumière émise par l'atome frappe les piliers et, en se réfléchissant sur eux, s'enroule comme l'eau derrière la poupe d'un bateau. Le tourbillon obtenu est si stable qu'on peut l'utiliser comme une lettre dans un alphabet quantique.
Les auteurs ont testé la méthode avec différentes sources : des grains de diamant contenant des défauts à l'azote. Et à chaque fois, ils ont obtenu des tourbillons — des simples aux doubles, en forme de bretzel. Cela signifie que la recette est universelle : n'importe quel émetteur unique peut être transformé en usine à tourbillons quantiques. De telles sources sont nécessaires pour les ordinateurs quantiques, où les tourbillons de lumière serviront de vecteurs d'information entre les puces.
La goutte d'encre dans le verre s'est mise à tournoyer — et ne s'arrêtera plus. De même, le skyrmion né sur la puce continue de tourner jusqu'à ce qu'il rencontre un détecteur. Dans cette rotation se trouve l'avenir de la communication quantique : dense, rapide et protégée des interférences.
Les skyrmions doivent leur nom au physicien britannique Tony Skyrme, qui les a imaginés dans les années 1960 comme modèle de particules en physique nucléaire. Aujourd'hui, on trouve ces tourbillons dans les aimants, les cristaux liquides et même dans l'atmosphère.