Deux vases communicants reliés par un tube finissent généralement par avoir le même niveau d’eau. Ici, les vases se mettent à osciller tout seuls parce que chacun a une fuite, et ces fuites sont différentes. La lumière dans deux creux d’un micro-miroir se comporte de la même façon : les photons s’écoulent d’un puits à l’autre, mais se perdent à des vitesses différentes. Ces pertes n’éteignent pas le mouvement, elles lui donnent son rythme.

Dans l’expérience, les deux puits ont été gravés au laser à une distance de 10,9 micromètres, remplis de colorant et éclairés par un laser vert. Les molécules de colorant absorbent et émettent des photons, mais elles le font différemment dans chaque puits. Il en résulte que le couplage entre les puits ne modifie que le gain et les pertes, et non l’énergie directement. On appelle ce type de couplage non-hermitien, et c’est précisément lui qui s’est avéré capable de faire tourner la lumière en une danse stable.

Lorsque le pompage a dépassé le seuil, les photons dans les puits ont commencé à osciller à une fréquence d’environ 313 mégahertz. C’est onze fois plus lent que leur tunneling entre les puits. Comme si l’eau entre les vases se déversait en quelques secondes, alors que son niveau oscillerait avec une période de plusieurs minutes. Sur le diagramme de phase, dans les coordonnées « longueur d’onde de coupure – puissance de pompe », les cycles limites occupent une île entourée de régions de points fixes stables. La transition entre les régimes se fait par une bifurcation de Hopf : en cas de bifurcation supercritique, le cycle limite naît progressivement, tandis qu’en cas de bifurcation sous-critique, une bistabilité apparaît, où le point fixe et le cycle limite coexistent.

Avant ces travaux, on ignorait si des interactions purement dissipatives pouvaient engendrer des cycles limites et des attracteurs complexes sans l’intervention de non-linéarités conservatives. Il est désormais prouvé que les interactions non-hermitiennes, réglables via le couplage avec un réservoir moléculaire, stabilisent spontanément les cycles limites, la bistabilité et l’hystérésis. Le dimère photonique créé, avec deux condensats de lumière couplés, est devenu une plateforme où la dissipation provient de l’échange local de photons avec les molécules de colorant, et où la dynamique peut être suivie en modifiant le pompage et la longueur d’onde de coupure.

Aujourd’hui, c’est une connaissance fondamentale sans applications immédiates. Mais la plateforme pourrait servir de base au calcul neuromorphique et à l’étude de la thermodynamique hors équilibre. Deux vases communicants qui s’emballent tout seuls à cause de fuites se sont révélés non pas une curiosité, mais un mécanisme universel : les pertes savent non seulement détruire, mais aussi bâtir un rythme.