Une poignée de pièces tombe sur la table. Tant qu'elles tournoient, chacune peut retomber sur pile ou sur face — c'est l'incertitude quantique. Mais dès qu'elles s'immobilisent, l'image devient définie, classique. C'est à peu près ainsi que le bruit détruit l'ordre quantique, le transformant en désordre ordinaire. Cependant, les physiciens ont soupçonné que même dans les pièces retombées, il existe une symétrie cachée — non pas dans la façon dont elles sont tombées, mais dans la façon dont elles auraient pu tomber.
Cet ordre caché a été nommé brisure spontanée de symétrie de fort à faible. On ne peut pas le remarquer en regardant simplement le résultat — il faut se pencher sur le processus de chute lui-même. Dans l'expérience avec des atomes de lithium refroidis, les scientifiques ont utilisé un microscope à gaz quantique qui photographie les particules individuelles. Mais le cliché ne montrait que le chaos : les atomes, perturbés par les interférences laser, perdaient leur cohérence quantique. Pour révéler la structure invisible, ils ont dû recourir à un algorithme d'apprentissage automatique. Celui-ci comparait l'image réelle à une version idéale, « non altérée ».
Ensuite, les physiciens ont ajouté un réseau optique — un motif périodique de lumière qui a forcé les atomes à s'aligner en rang. Cela a fait passer le système d'un état conducteur à un état isolant, et la symétrie cachée s'est brisée brusquement. Cette transition est une indication directe qu'un principe géométrique clair se cache derrière la destruction de l'information quantique. C'est semblable à ce qui décrit la fonte de la glace ou l'aimantation du fer. Seulement ici, la « fonte » ne se produit pas dans l'espace, mais dans la notion même d'ordre.
Le résultat nous ramène à la table avec les pièces. Même dans le désordre complet des piles et des faces, il existe un fil invisible qui les relie au moment du lancer. En attrapant ce fil dans l'expérience, nous apprenons non seulement à tolérer le bruit dans les dispositifs quantiques, mais à l'utiliser comme un outil — par exemple, pour protéger la mémoire quantique des erreurs.
Le microscope à gaz quantique utilisé dans l'expérience peut distinguer des atomes individuels dans un réseau optique avec une précision de 0,5 micromètre — soit environ 100 fois plus fin qu'un cheveu humain.
Dans le roman « Anathem » de Neal Stephenson, les ordinateurs quantiques fonctionnent dans des tours isolées pour éviter la décohérence — ici, les scientifiques ont trouvé un moyen de tirer profit du bruit lui-même.