Le champ lumineux, telle une gaufrier bien réglé, imprime dans l'espace un motif régulier de zones claires et sombres. Aux points les plus lumineux, comme dans de minuscules alvéoles, les atomes se logent – on obtient un réseau optique. C'est l'outil favori des physiciens pour étudier les comportements quantiques de la matière à l'état pur. Mais il y a un inconvénient fâcheux : les atomes dans ce piège se réchauffent progressivement et peuvent s'échapper, brouillant tout le tableau.
Longtemps, le principal coupable a été le bruit d'intensité – les petites variations de luminosité du laser. Comme une plaque de cuisson qui tantôt faiblit, tantôt flambe, le lait chauffe de manière inégale. De la même manière, le tremblement de puissance du faisceau transmet de l'énergie supplémentaire aux atomes. Mais les auteurs de ces travaux ont creusé plus profond et ont découvert un second ennemi, plus sournois : le bruit de phase. C'est lorsque les crêtes de l'onde lumineuse n'arrivent pas strictement à l'heure, mais avec de minuscules retards ou avances. Pour les atomes légers, comme le lithium-6, et pour les pièges profonds, c'est précisément ce désynchronisme qui devient la principale source de chauffage.
Les physiciens ne se sont pas contentés de constater le problème : ils ont trouvé comment le mesurer et le prédire. Ils ont pris un laser réel, enregistré son spectre de bruit de phase – en somme, ils ont capté le « tremblement » du rythme lumineux – et, grâce à une formule simple, calculé la vitesse à laquelle les atomes de lithium-6 dans un réseau triangulaire allaient chauffer. Puis ils ont mené l'expérience et constaté que le calcul correspondait presque parfaitement au chauffage réel. La méthode s'est révélée universelle : on peut l'adapter à des réseaux d'autres formes et à d'autres types d'atomes. En connaissant l'ennemi, les scientifiques peuvent désormais régler plus précisément leurs lasers – par exemple, choisir des sources de lumière avec un minimum de tremblement de phase – et construire des simulateurs quantiques plus stables.
Le bruit de phase d'un laser est parfois comparé à la voix d'un chanteur qui tremble : si la fréquence de la note « dérive », l'auditeur le remarque. Dans un réseau optique, cette « dérive » se transforme directement en température des atomes – plus le laser est silencieux, plus les particules piégées sont froides.