Un pêcheur jette son filet dans une eau calme. Plus la corde est longue, plus il sent faiblement la moindre touche — l'onde s'atténue en chemin. Mais que se passerait-il si le signal, au lieu de s'éteindre, s'amplifiait ? C'est à peu près ce tour de force que décrivent les auteurs d'un travail sur un ensemble de particules placées dans un champ présentant un « échelonné » particulier de force.
Au lieu du champ uniforme habituel, ils ont pris un profil exponentiel : la force exercée sur chaque particule suivante augmente de manière multiplicative, comme une avalanche qui prend de la vitesse à chaque mètre de pente. Un tel système est appelé sonde de Stark — du nom de l'effet qui sépare les niveaux d'énergie dans un champ électrique.
Ce qui est surprenant, c'est que pour une telle amplification, il ne faut ni températures extrêmement basses, ni préparation longue et minutieuse. Il suffit de lancer la chaîne depuis l'état le plus ordinaire, non corrélé, et elle atteint d'elle-même — simplement au cours de son évolution naturelle — le régime de détection ultra-précise. Cela ressemble à un orchestre qui commence à jouer en harmonie sans chef, simplement parce que les musiciens sont assis dans une salle acoustiquement optimisée.
Les auteurs ne se sont pas arrêtés à la théorie et ont proposé un schéma concret : assembler un tel capteur à partir de qubits supraconducteurs — de minuscules atomes artificiels sur une puce. Les qubits sont couplés à un bus de mesure commun via des inductances, la force de couplage augmentant de manière exponentielle d'un qubit à l'autre. Ce n'est pas de la science-fiction, mais un plan tout à fait réaliste pour les laboratoires modernes. Le pêcheur du début de notre histoire obtiendrait un filet où chaque fibre suivante serait dix fois plus sensible que la précédente — et il sentirait même le souffle d'un alevin à l'autre bout du lac.
La croissance exponentielle de la sensibilité signifie que l'ajout d'une seule particule à la chaîne peut doubler la précision de mesure — comme si un microphone devenait deux fois plus sensible à chaque centimètre supplémentaire de membrane.
Dans le roman « Les ténèbres aveuglantes » d'Arthur Koestler, le héros utilise une chaîne de prisonniers comme détecteur distribué de rayons cosmiques — une préfiguration inattendue du capteur quantique basé sur l'intrication multiparticulaire.