L'intrication quantique — un phénomène où les états de deux ou plusieurs particules sont corrélés indépendamment de la distance qui les sépare — lie généralement des propriétés internes comme le spin ou la polarisation. Cependant, dans cette nouvelle étude, c'est l'intrication des positions elles-mêmes de deux atomes dans l'espace qui a été réalisée pour la première fois. Imaginez un couple de danseurs : l'un ne peut bouger que si son partenaire reste immobile, mais qui fera le pas n'est pas déterminé à l'avance en raison de l'incertitude quantique fondamentale. Cette analogie simplifie l'essentiel : en réalité, il s'agit d'une superposition d'états où les atomes partagent un état quantique unique, mais leurs positions individuelles restent indéterminées jusqu'à la mesure.

La clé de l'expérience réside dans l'utilisation des atomes dits géants. Grâce à la spectroscopie laser de précision — une méthode qui permet de contrôler avec exactitude les transitions énergétiques dans les atomes —, l'électron est placé sur une orbite lointaine, et l'atome « gonfle », augmentant sa taille de plusieurs milliers de fois. Ces atomes de Rydberg subissent une répulsion mutuelle intense, ce qui les empêche d'être simultanément dans un état excité : si l'un devient géant, l'autre reste dans son état fondamental. Dans l'expérience, une impulsion laser se propageant à la vitesse de la lumière — la vitesse maximale de transmission d'un signal dans le vide poussait l'un des atomes. Si celui-ci passait à l'état géant, l'autre s'immobilisait, et vice versa. Ainsi naissait l'intrication des positions : un atome se retrouve déplacé dans l'espace, l'autre non, mais lequel reste indéterminé jusqu'au moment de la mesure.

La distance entre les positions possibles des atomes atteint des centaines de micromètres — à l'échelle du monde atomique, cela équivaut à séparer deux personnes de plusieurs kilomètres. Une telle intrication spatiale ouvre des perspectives pour la création de systèmes quantiques hybrides : elle pourrait servir de pont entre les éléments quantiques stationnaires, comme les atomes ou les ions, et les particules de lumière en mouvement — les photons —, ce qui est crucial pour les réseaux quantiques du futur.