Un bus bondé où chaque passager est un électron. Dans un supraconducteur, les passagers s'associent en paires et se déplacent de manière coordonnée, sans perte d'énergie. Mais dans les supraconducteurs à haute température, comme les cuprates, cette idylle ne fonctionne que si l'on ajoute des passagers supplémentaires. Si l'on en fait descendre certains, les paires commencent à se comporter étrangement.
Les auteurs de l'étude ont établi une carte des états pour le modèle de Hubbard. Ce modèle simule les plans cuivre-oxygène en couches. Pour les calculs, ils ont utilisé une méthode puissante : les réseaux de tenseurs. Du côté avec excès d'électrons, une région claire de supraconductivité d'onde d est apparue. Ici, les paires forment un trèfle en termes de force de couplage. Du côté des trous, où les électrons manquent, il n'y a pas de supraconductivité stable. À la place, on y trouve des fluctuations de paires avec une onde de densité de charge. Cet état est appelé onde de densité de paires (ODP).
La principale différence de ces paires est qu'elles se déplacent avec une impulsion totale non nulle. Sa valeur est approximativement (0, π). Cela ressemble à deux nageurs qui ne nagent pas en synchronisation, mais avec un décalage constant. Leur centre de masse commun se déplace. Les paires de Cooper ordinaires dans un supraconducteur ont une impulsion nulle. Elles sont comme deux patineurs se tenant par la main et glissant tout droit. Les paires ODP, elles, évoquent des danseurs exécutant des pas avec progression dans la salle.
Ce travail donne pour la première fois une image complète en température. Il concorde avec les études précédentes à température nulle. Et il éclaire une asymétrie de longue date : pourquoi la supraconductivité dans les cuprates est si capricieuse. Elle dépend du fait que l'on ajoute ou retire des électrons. Il est possible que ce soient les fluctuations ODP qui empêchent les cuprates à trous de devenir supraconducteurs à des températures plus élevées. Mais ces fluctuations pourraient elles-mêmes être les précurseurs d'un nouveau type d'ordre supraconducteur. Ainsi, le comportement étrange des paires dans un bus bondé sans quelques passagers s'avère être la clé de futures découvertes.
Une paire d'électrons avec une impulsion non nulle, c'est comme si deux coureurs dans un relais se passaient le témoin non pas en restant sur place, mais en se décalant constamment sur le côté, et que leur centre d'équipe se déplaçait en permanence.
Dans le roman « Blindsight » de Peter Watts, des créatures extraterrestres utilisent des effets quantiques pour traiter l'information — peut-être que des paires pulsantes avec impulsion pourraient servir de base à un calcul quantique exotique.