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La vapeur qui s'élève au-dessus d'un métal chaud est un spectacle familier dans nos cuisines. Mais si l'on prend du rubidium au lieu de l'eau, ce nuage se transforme en batterie. Elle ne fonctionne pas par réactions chimiques, mais par la coordination quantique des atomes.

Dans l'expérience, un nuage de vapeur contenant un trillion d'atomes de rubidium (un métal alcalin semblable au sodium) a été placé dans une cellule en verre. Les atomes se comportaient comme un orchestre unique : leurs spins (les « toupies » internes) tournaient de manière synchrone. Cet état de cohérence quantique – lorsque de nombreuses particules agissent comme un tout plutôt que comme une foule d'individus – est précisément ce qui a permis de stocker de l'énergie. La capacité de la « batterie » a été mesurée directement, sans tomographie complexe, en calculant simplement l'énergie disponible dans différents états du nuage. Il s'est avéré que la cohérence augmente fortement la capacité, même si le nombre d'atomes excités ne change pas.

Lorsqu'on a ajouté un champ magnétique au système, la coordination des atomes a commencé à se dégrader – comme si les musiciens de l'orchestre se mettaient à jouer chacun pour soi. Avec la perte de cohérence, la capacité a également chuté. Les scientifiques ont observé une relation claire : moins il y a d'ordre, moins on peut stocker d'énergie. Cette dépendance se décrit par l'entropie – une mesure du désordre. Ainsi, le nuage de vapeur est devenu un modèle concret de thermodynamique quantique, où l'on peut toucher du doigt le lien entre énergie et information.

Il s'avère donc que la vapeur chaude n'est pas seulement de la chaleur, mais un réservoir potentiel d'énergie quantique. Et plus les atomes travaillent en harmonie, plus ils peuvent stocker d'énergie.