Le transfert d'énergie dans la photosynthèse ressemble à un toboggan : il s'affaisse sous le poids d'un enfant, modifiant la trajectoire du suivant. De même dans une feuille : l'état excité d'une molécule redessine instantanément le « paysage » de ses voisines.
Des physiciens reproduisent cet effet avec des ions suspendus dans une chambre à vide en forme de piège. Leurs vibrations collectives imitent le saut d'énergie, et leurs propriétés quantiques permettent un contrôle précis du processus. Ce simulateur rend pour la première fois visibles des processus qui durent des femtosecondes (des fractions infinitésimales de seconde) — auparavant, ils échappaient à tous les instruments.
Trois ions ont déjà échangé de l'énergie, créant un analogue de l'exciton — cette onde d'excitation qui parcourt la cellule. Avec des centaines d'ions, on percera les secrets de la photosynthèse et on créera des batteries à faire pâlir d'envie une feuille. L'idée est née des travaux de pionniers : David Wineland, Ignacio Cirac et Peter Zoller. Désormais, au lieu d'images floues obtenues par spectroscopie (l'analyse de la lumière émise par la matière), nous voyons clairement le parcours de l'énergie dans les charpentes carbonées des biomolécules.
Chez les bactéries photosynthétiques, les excitons transfèrent l'énergie avec une efficacité proche de 100 % — de quoi faire rêver les ingénieurs de panneaux solaires.