La poussière qui bouge dans les deux sens à la fois
Si un coureur pouvait recevoir le témoin du relais à deux endroits à la fois, il partirait dans deux directions en même temps. Il se passe quelque chose de semblable avec une particule qui flotte dans un faisceau laser. Un électron unique, en superposition de deux instants d'arrivée, entre en collision avec elle et lui transmet son indétermination. Désormais, la particule se déplace vers la gauche et vers la droite simultanément.
L'électron est préparé de telle sorte qu'il semble arriver à la fois plus tôt et plus tard. Au moment de la collision, il se colle à la particule, et une brève impulsion électrique lui donne une poussée. Si l'électron est arrivé plus tôt, la poussée va dans un sens ; s'il est arrivé plus tard, elle va dans le sens opposé.
Au bout d'une demi-période d'oscillation, on mesure la particule, et en répétant l'expérience de nombreuses fois, on observe une figure d'interférence : un motif de franges qui prouve que la particule était bel et bien dans deux états à la fois.
Auparavant, pour obtenir un tel état, il fallait étirer la particule dans l'espace, mais cela détruisait rapidement ses propriétés quantiques. La nouvelle méthode est plus simple : l'électron se trouve déjà en superposition, et il la transmet à la particule lors de la collision. Si une telle expérience réussit, on pourra vérifier les lois quantiques sur des objets cinq fois plus lourds que les champions actuels.
Une particule de 50 nanomètres de rayon contient environ $10^{10}$ atomes, et sa masse dépasse celle de l'électron d'un facteur $10^{12}$. Pourtant, un seul électron suffit à la placer dans une superposition quantique de deux impulsions différentes. Pour comparaison : c'est comme si une collision avec un grain de poussière obligeait un ballon de football à voler simultanément dans deux directions opposées.
L'idée d'une superposition quantique macroscopique fait écho à l'expérience de pensée de Schrödinger sur le chat à la fois vivant et mort. Dans la nouvelle de Ted Chiang « L'Histoire de ta vie » (et le film « Premier Contact »), les extraterrestres perçoivent le temps de manière non linéaire, ce qui rappelle l'état time-bin où l'électron est en superposition de deux instants d'arrivée.