Une casserole d'eau bout et les molécules se lancent dans une danse chaotique. Impossible d'arrêter cet instant et de figer la danse, mais dans le monde quantique, il existe un détour : on peut créer un « double » du système qui stocke toute l'information sur son état thermique. Ce double est appelé état thermique de champ — deux copies du système sont entrelacées de sorte qu'une mesure sur l'une révèle instantanément quelque chose sur l'autre.
Le problème, c'est que préparer ce double sur un ordinateur quantique revient à assembler un puzzle d'un milliard de pièces les yeux bandés. Les méthodes habituelles exigent des puissances de calcul gigantesques. Les auteurs de l'étude ont emprunté une autre voie. Ils prennent deux systèmes quantiques identiques et les relient par des couplages ultralocaux — comme si l'on cousait deux morceaux de tissu avec un fil en chaque point. Cette « couture » engendre un système parent dont l'état fondamental est précisément le double recherché. Ensuite, on relâche lentement les couplages — et le système glisse tout seul vers l'état voulu, comme une bille qui roule dans un trou.
Les chercheurs ont testé l'approche sur deux classes de modèles : des chaînes de moments magnétiques (semblables à des aiguilles de boussole qui s'influencent mutuellement) et des systèmes plus exotiques avec des couplages aléatoires. Dans les deux cas, ils ont obtenu une grande précision. Cela signifie que la méthode est universelle — elle ne dépend ni de la structure du système, ni de sa température. Bientôt, on pourra donc simuler sur des ordinateurs quantiques le comportement de matériaux complexes soumis à la chaleur, ou même explorer la physique des trous noirs, où les doubles thermiques de champ décrivent des trous de ver.
Le double thermique de champ n'est pas une simple abstraction mathématique. En théorie des cordes, il décrit deux trous noirs reliés par un trou de ver. En préparant un tel état en laboratoire, on peut étudier la gravité quantique « sur une table ».
Dans le roman « Le Voleur quantique » de Hannu Rajaniemi, les âmes sont stockées dans des états quantiques, et leurs copies sont utilisées pour une communication instantanée — un peu comme les doubles thermiques de champ.