SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT

Les reines des colonies de rats-taupes nus produisent une substance chimique odorante qui garantit qu'elles seules peuvent se reproduire

par le Centre Max Delbrück de médecine moléculaire

Édité par Sadie Harley, révisé par Andrew Zinin

Notes de la rédaction

L'essentiel

Ajouter comme source privilégiée

Rat-taupe nu femelle. Crédit : Jedimentat44/flickr/CC BY 2.0

Une équipe internationale dirigée par le Dr Gary Lewin, chef du groupe de physiologie moléculaire de la perception somatosensorielle au Centre Max Delbrück de Berlin, a découvert que les reines des colonies de rats-taupes nus libèrent un composé volatil appelé myristate d'isopropyle, lequel induit une infertilité temporaire chez toutes les autres femelles de la colonie.

« Cela fonctionne même lorsque la reine est absente et que les animaux ne sont exposés qu'à l'odeur », explique le Dr Mohammed Khallaf, du laboratoire Lewin et premier auteur de l'étude. Ces recherches, qui impliquent des équipes de Berlin, Francfort, Iéna, Munich et Paris, ainsi que des collaborateurs en Égypte, en Afrique du Sud, en Tanzanie, en République tchèque et aux États-Unis, ont été publiées dans la revue *Nature*.

Inodore pour l'humain, mais pas pour le rat-taupe nu

Depuis environ 25 ans, le Dr Lewin étudie la biologie du rat-taupe nu, un mammifère originaire d'Afrique qui présente un intérêt médical considérable. Ces rongeurs — dont environ 450 vivent actuellement au Centre Max Delbrück dans des réseaux de tunnels reproduisant leur habitat naturel — ont une espérance de vie exceptionnellement longue, développent rarement des cancers et ressentent peu la douleur.

Ils figurent également parmi les très rares espèces de mammifères eusociaux vivant au sein de colonies hautement organisées, semblables à celles des abeilles ou des fourmis. Une unique reine reproductrice occupe le sommet de la hiérarchie, tandis que de nombreux ouvriers stériles coopèrent pour récolter de la nourriture, élever les petits et accomplir d'autres tâches bénéfiques à la colonie.

« Pour cette étude, nous voulions comprendre les mécanismes biologiques qui permettent à la reine de maintenir son statut reproductif exclusif », déclare le Dr Lewin. « Nous soupçonnions que les signaux olfactifs pouvaient jouer un rôle important, comme c'est le cas chez les insectes, d'autant plus que nous avions déjà découvert que les rats-taupes nus utilisent l'odorat pour distinguer les membres de leur propre colonie de ceux de colonies étrangères. »

Les chercheurs ont eu recours à la spectrométrie de masse pour caractériser les composés volatils émis exclusivement par les reines. Ils ont identifié une substance chimique bien connue : le myristate d'isopropyle, couramment utilisé dans les cosmétiques comme solvant et agent hydratant. Inodore pour l'être humain, ce composé s'avère extrêmement puissant chez le rat-taupe nu.

« Grâce à des techniques d'électrophysiologie et à l'imagerie fonctionnelle par ultrasons — qui mesure le flux sanguin et, par conséquent, l'activité de régions cérébrales spécifiques —, nous avons démontré que leurs récepteurs olfactifs détectent ce composé et que les signaux générés sont traités par les centres olfactifs du cerveau », explique Khallaf.

« Les individus occupant un rang hiérarchique supérieur évitent également cette odeur lorsqu'ils en ont la possibilité, probablement parce qu'elle leur rappelle la domination de la reine. »

L'odeur de la reine modifie les taux hormonaux

Lorsqu'une reine rat-taupe nu meurt ou est retirée de la colonie, des combats acharnés et de nouveaux comportements d'accouplement apparaissent en quelques jours. Dès qu'une femelle tombe enceinte, elle assume le rôle de reine et la stabilité revient.

« Toutefois, nos expériences ont révélé que la présence physique de la reine n'est pas indispensable au maintien de l'harmonie au sein de la colonie », précise Lewin. « Il suffisait de pulvériser quotidiennement du myristate d'isopropyle dans l'habitat de la colonie. » En revanche, en l'absence de l'odeur de la reine, les conflits reprenaient rapidement.

Le composé a produit des effets similaires chez des couples d'animaux. « Si l'on place une femelle et un mâle issus de la même colonie ensemble dans une cage, ils deviennent sexuellement actifs au bout de quelques jours », indique Khallaf. « Ce phénomène ne se produit pas s'ils sont exposés quotidiennement à de la litière imprégnée de l'odeur de la reine. Fait remarquable, aucun intérêt sexuel n'est apparu non plus lorsque nous avons appliqué du myristate d'isopropyle directement dans leur cage chaque jour. »

D'autres expériences ont montré que le myristate d'isopropyle augmente le taux de prolactine, une hormone qui réduit la fertilité chez les mammifères. Parallèlement, il maintient à un niveau bas le taux de progestérone, une hormone favorisant la fertilité. « L'ensemble de ces résultats explique pourquoi les rats-taupes nus exposés à l'odeur de la reine ne se reproduisent pas », explique Lewin.

Espèces différentes, stratégies similaires

Les chercheurs ont également démontré que les reines ne produisent du myristate d'isopropyle que pendant la gestation. « Lorsqu'une reine ne peut plus se reproduire, le taux de progestérone augmente chez les autres animaux tandis que celui de la prolactine diminue », explique Lewin. « C'est alors que reprennent les luttes de succession au sein de la colonie. »

« L'idée qu'une simple odeur puisse maintenir la paix et prévenir la violence peut sembler relever de la science-fiction », déclare Khallaf. « Dans le monde des rats-taupes nus, c'est une réalité. »

L'équipe a été surprise de constater qu'un système social aussi complexe semble être régulé par un signal chimique unique plutôt que par un cocktail de phéromones, comme c'est généralement le cas chez les insectes, ajoute-t-il. « Apparemment, l'évolution aime recourir à des stratégies éprouvées — et parfois simplifiées —, même entre des espèces radicalement différentes. »

Détails de la publication

Gar

XXXXXXXXXXXXXX

RESUME

Les atomes révèlent des comportements distincts lorsqu'une molécule est frappée par la lumière à l'échelle de la picoseconde (ou de la fraction de picoseconde). La technique tr-XPS ultrarapide, utilisant des impulsions XFEL, a permis de suivre la redistribution de l'énergie au sein de la 3-fluoropyridine photo-excitée lors du passage par une intersection conique. Des dynamiques spécifiques ont été observées selon les sites atomiques : le fluor a principalement reflété la relaxation vibrationnelle, tandis que l'azote a témoigné d'un couplage entre les mouvements électroniques et nucléaires. Cette méthode permet une cartographie en temps réel et spécifique au site des processus photochimiques.

XXXXXXXXXX

Commentaires

  Cet article  soulève des interogations . Je rappemlle aux lecteurs dans quelle taille  notre monde   se situe :par exemple les numéro et masse atomiques de l'azote sont respectivement 7 et 14,008. C. La dimension de son rayon atomique est d'environ 0,07 nm et son premier potentiel d'ionisation s'élève à 14,5 V.

Mais traduit en langage plus courant  c est quelus angstrom  ( 1  A = 0,1 nanometre)  .

Je ne pensaiS  pas qu il soit possible    de moéliser  les mouvents  et leur cartographie   d un tome en interaction  ou en choc avec une molécule   ... L 'auteur est  un  anglais 

Gary Lewin  et je découvre  avec surprise  quelle methode a été utilisée pour les manips   

;j attends donc  les remarques sur la publication dans Nature  ...

XXXXXXXXXXXXXXX

Détails de la publication

A queen odour mediates reproductive suppression in a eusocial mammal, Nature (2026). DOI : 10.1038/s41586-026-10772-5. www.nature.com/articles/s41586-026-10772-5

Informations sur la revue : Nature

SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT

 

Astronomie et espace

Sciences planétaires

16 juillet 2026

Le télescope Webb découvre une planète cachée dans un système stellaire célèbre

par la NASA

Édité par Sadie Harley, révisé par Andrew Zinin

Notes de la rédaction

L'essentiel

Ajouter comme source privilégiée

Vue d'artiste représentant le jeune système planétaire Beta Pictoris avec, à droite, l'exoplanète géante nouvellement découverte, Beta Pictoris d. Crédit : NASA, ESA, CSA, STScI, Ralf Crawford (STScI)

Des astronomes utilisant le télescope spatial James Webb de la NASA ont découvert une planète géante située hors de notre système solaire — une exoplanète — cachée au sein de l'un des systèmes planétaires les plus étudiés de la Voie lactée.

On savait déjà que la jeune étoile voisine Beta Pictoris abritait deux planètes géantes : Beta Pictoris b (l'une des premières exoplanètes à avoir été directement imagées) et Beta Pictoris c. Avec l'identification de Beta Pictoris d, ce système devient le deuxième système planétaire connu à compter au moins trois planètes imagées.

Cependant, contrairement à Beta Pictoris b et c, Beta Pictoris d n'a pas été découverte en repérant un point lumineux, mais en détectant la signature chimique unique de son atmosphère ; une technique susceptible de transformer la recherche de mondes autour d'autres étoiles.

« Cette découverte ajoute un nouvel élément à un système planétaire déjà fascinant », a déclaré Aidan Gibbs, auteur principal d'une nouvelle étude publiée dans l' *Astrophysical Journal Letters* et chercheur postdoctoral à l'Université de Californie à San Diego.

« Beta Pictoris sert depuis longtemps de laboratoire pour comprendre comment les systèmes planétaires se forment et évoluent ; nous disposons désormais d'une planète supplémentaire pour nous aider à raconter cette histoire. »

La troisième planète nouvellement découverte en orbite autour de Beta Pictoris, Beta Pictoris d, apparaît sur une image reconstituée à partir des données de l'instrument NIRSpec (spectrographe dans le proche infrarouge) du télescope spatial James Webb de la NASA. Crédit : NASA, ESA, CSA, STScI ; Aidan Gibbs (UC San Diego), Jean-Baptiste Ruffio (UC San Diego) ; Alyssa Pagan (STScI)

Un système familier, une nouvelle surprise

Situé à 63 années-lumière de la Terre et âgé d'environ 23 millions d'années, Beta Pictoris est un système voisin au sein de la Voie lactée qui offre un aperçu rare des interactions entre des planètes tout juste formées et le disque de poussière et de débris issu de leur genèse.

L'équipe estime que la planète nouvellement découverte, Beta Pictoris d, possède probablement une masse au moins deux fois supérieure à celle de Jupiter, ce qui en fait la plus petite des trois planètes géantes connues du système. Les modèles suggèrent qu'elle orbite autour de son étoile à une distance d'environ 30 unités astronomiques, une zone comparable à celle occupée par Neptune dans notre propre système solaire. Bien qu'elle possède l'orbite la plus large des trois planètes connues, elle reste située en deçà de la bordure interne du disque de débris.

Alors que les astronomes n'étaient pas à la recherche d'une autre planète avec le télescope Webb, Beta Pictoris d est apparue alors que l'équipe utilisait l'instrument NIRSpec (spectrographe dans le proche infrarouge) pour étudier l'atmosphère de Beta Pictoris b. Plus précisément, ils ont utilisé l'unité de champ intégral (IFU) du NIRSpec, capable d'obtenir à la fois une image et un spectre pour chaque pixel de l'image.

« Nous ne cherchions pas une nouvelle planète », a déclaré Gibbs. « Nous tentions de comprendre une planète dont nous connaissions déjà l'existence. C'est alors qu'un signal révélateur est apparu dans les données, là où nous ne l'attendions pas. »

Ce signal se présentait sous la forme d'une série de pics et de creux dans les données spectroscopiques, alors que l'équipe s'attendait à observer un spectre lisse correspondant à la lumière réfléchie par la poussière. Il s'agissait d'un motif caractéristique de raies d'absorption du monoxyde de carbone, disposées à la manière d'un code-barres — une signature attendue dans les atmosphères des planètes géantes.

La spectroscopie révélant non seulement la composition chimique mais aussi le mouvement d'un objet, l'équipe a pu déterminer la vitesse radiale à partir des données. Elle a conclu que la vitesse, la position et l'alignement de la planète par rapport au disque de débris correspondaient à un objet en orbite autour de Beta Pictoris, et non à une étoile d'arrière-plan ou à une naine brune dont l'atmosphère contiendrait du monoxyde de carbone.

« Une source lumineuse brillante et inattendue est apparue dans les images de l'unité de champ intégral, mais nous avons appris à nous méfier des taches lumineuses sur les images », a expliqué Jean-Baptiste Ruffio, chercheur à l'Université de Californie à San Diego et responsable scientifique des premières observations du Webb ayant conduit à cette découverte. « Il peut s'agir d'artefacts instrumentaux ou d'autres structures au sein du disque de débris. En obtenant un spectre simultanément à l'image, nous avons pu confirmer rapidement nos soupçons. »

Des observations de suivi réalisées avec l'instrument MIRI (Mid-Infrared Instrument) du télescope Webb, dans le cadre d'une demande de temps discrétionnaire du directeur, ont permis de détecter de la vapeur d'eau et du méthane ; cela a confirmé l'identité de la planète tout en offrant un aperçu plus détaillé de son atmosphère.

Contrairement à l'imagerie traditionnelle, l'approche spectroscopique a permis aux chercheurs d'identifier la planète et d'entamer l'étude de son atmosphère dès la première observation.

« Un spectre recèle une quantité incroyable d'informations », a déclaré Ruffio. « On ne se contente pas d'apprendre qu'il s'agit d'une planète ; on obtient immédiatement des données sur sa température, sa composition chimique et son mouvement. »

XXXXXXXXXXX

RESUME

Le télescope Webb découvre une planète cachée dans un système stellaire célèbre

Le télescope spatial James Webb a identifié une nouvelle exoplanète géante, Beta Pictoris d, au sein du système bien connu de Beta Pictoris, en utilisant la spectroscopie atmosphérique plutôt que l'imagerie directe. Cette planète, dont la masse est au moins deux fois supérieure à celle de Jupiter, orbite à environ 30 unités astronomiques (UA) de son étoile et se trouve au sein d'un disque de débris brillant. La détection de CO, de H2O et de CH4 confirme sa nature planétaire et démontre l'efficacité d'une méthode puissante pour détecter et caractériser des exoplanètes dans des environnements poussiéreux.

xxxxxxxxxxxxxxx

 Commentaires

Je me réjjouis de ce type de resultat  car c est peut etre ainsi  qu'on decouvrira un jour des planetes  donnant signe de vie ....Nous ne sommes pas suls dans notre bulle d 'univers chers amis lecteurs ou élèves !!!!!

SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT

Des physiciens créent le premier matériau quantique fonctionnant à température ambiante

par Bianca Scolaro, Faculté des sciences de la LSU

Édité par Swati Mestri, révisé par Andrew Zinin

Notes de la rédaction

L'essentiel

Ajouter comme source privilégiée

Une nouvelle étude publiée dans *Nature* établit un modèle pour la conception de futurs matériaux quantiques fonctionnant dans des conditions ordinaires. Crédit : Groupe de photonique quantique de la LSU.

Les matériaux quantiques pourraient transformer des technologies allant des ordinateurs puissants et des communications ultra-sécurisées aux systèmes énergétiques de pointe. Cependant, un obstacle majeur a toujours persisté.

La quasi-totalité des matériaux quantiques connus ne manifestent leurs propriétés remarquables que lorsqu'ils sont refroidis à des températures proches du zéro absolu. À température ambiante, la chaleur génère des vibrations atomiques constantes qui perturbent le comportement quantique délicat que les scientifiques cherchent à exploiter. Pour maîtriser ces vibrations, il faut recourir à des systèmes de réfrigération cryogénique encombrants ; si ces matériaux constituent des outils puissants en laboratoire, il est donc difficile de les transposer en technologies pratiques.

Dans une étude publiée dans la revue *Nature*, des physiciens de la LSU ont mis au point le premier matériau quantique fonctionnant à température ambiante capable de distinguer et de transporter différents états quantiques de la lumière, surmontant ainsi l'un des plus grands défis de la recherche dans ce domaine. Dirigés par Omar S. Magaña-Loaiza, professeur agrégé de physique, ces travaux établissent un principe de conception général pour créer une classe entièrement nouvelle de matériaux quantiques, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour l'informatique quantique, les communications sécurisées, les technologies de détection et les systèmes énergétiques avancés.

Pour Chenglong You, ancien chercheur postdoctoral aujourd'hui professeur à l'Université des sciences et technologies électroniques de Chine, l'un des moments les plus gratifiants a été de voir l'approche originale de l'équipe fonctionner exactement comme la théorie l'avait prédit.

« L'un des aspects les plus passionnants de ce projet a été de réaliser que nous pouvions fabriquer un matériau capable d'accomplir quelque chose que la nature ne produit pas spontanément. Le voir fonctionner exactement comme nous l'avions prévu a été incroyablement gratifiant », a déclaré Chenglong You.

À l'aide de ce dispositif optique basé sur un laser, l'équipe a testé son métacristal plasmonique quantique entièrement à température ambiante, surmontant ainsi l'un des principaux obstacles de la recherche sur les matériaux quantiques : la nécessité d'une réfrigération cryogénique encombrante pour préserver le comportement quantique. Crédit : Olivia Crowell.

Concevoir un matériau quantique de toutes pièces

Plutôt que de chercher un matériau naturel possédant les propriétés quantiques adéquates, l'équipe en a conçu et fabriqué un.

Pour le créer, les chercheurs ont déposé une fine couche d'or sur une puce en verre. À l'aide de faisceaux d'ions focalisés, ils ont gravé des centaines de fentes microscopiques dans l'or, chacune agissant comme un atome artificiel, ou « méta-atome ». Ensemble, ces méta-atomes forment un cristal sans équivalent naturel, dont l'épaisseur est inférieure à celle d'un cheveu humain.

Lorsque la lumière pénètre dans la puce, elle se propage à la surface de l'or et interagit avec ces méta-atomes. En contrôlant avec précision leur taille, leur forme et leur espacement, l'équipe a conçu un matériau capable de manipuler la lumière d'une manière inédite à température ambiante.

« En concevant la répartition des méta-atomes au sein du métacristal plasmonique, nous pouvons déterminer systématiquement quelles statistiques quantiques sont autorisées à traverser la structure. Notre cristal agit donc essentiellement comme un filtre statistique sur les états quantiques », explique Riley B. Dawkins, qui a récemment obtenu son doctorat et rejoint le National Institute of Standards and Technology (NIST) en tant que chercheur postdoctoral associé du NRC.

a lumière solaire, la lumière laser et la lumière fluorescente contiennent toutes des photons, mais ces derniers fluctuent et interagissent différemment. Ces subtiles différences déterminent le comportement de la lumière à l'échelle quantique ; or, leur identification a traditionnellement nécessité des instruments sophistiqués, des détecteurs cryogéniques et des millions de mesures.

Le métacristal mis au point par l'équipe accomplit cela automatiquement. Au lieu de réagir uniquement à la couleur ou à l'intensité d'une onde lumineuse, il distingue les subtiles différences quantiques de la lumière incidente et guide chaque état quantique le long d'un chemin distinct à travers le cristal.

Tout aussi important, ces chemins permettent à certains états quantiques de se propager dans le matériau en subissant moins d'altérations de leurs statistiques — ces caractéristiques uniques qui définissent chaque état quantique.

« Nous appelons cela un transport robuste », a déclaré Magaña-Loaiza. « Ces états quantiques véhiculent des informations. Notre cristal peut les distinguer et les déplacer d'un point à un autre de manière robuste, sans nécessiter de refroidissement cryogénique. C'est ce qui ouvre la voie à des technologies quantiques pratiques. »

Les physiciens qualifient ce comportement collectif de cohérence quantique ; sa préservation constitue l'un des défis majeurs de la science de l'information quantique. Dans l'article publié dans *Nature*, les chercheurs décrivent leur métacristal comme le premier matériau quantique fonctionnant à température ambiante et intrinsèquement sensible à la cohérence quantique des systèmes à N corps.

Une nouvelle classe de matériaux quantiques

Cette avancée différait si fondamentalement des matériaux existants que les chercheurs ont dû lui inventer un nouveau nom : le métacristal plasmonique à statistiques quantiques.

« Pour moi, ce n'était pas seulement un projet, mais un effort collectif fondé sur l'idée de créer quelque chose de totalement inédit dans le domaine des technologies quantiques », a déclaré Jannatul Ferdous, doctorante au sein de l'équipe de Magaña-Loaiza. « Ce qui rendait la démarche vraiment passionnante, c'est que nous ne nous contentions pas de créer une nouvelle classe de matériaux quantiques fonctionnant à température ambiante ; nous développions également la théorie permettant de comprendre et de contrôler leur comportement. Voir cette idée se concrétiser expérimentalement a été incroyablement gratifiant. »

Les chercheurs ont également découvert que le métacristal forme naturellement ce qu'ils appellent des bandes statistiques quantiques, par analogie avec les structures de bandes électroniques qui déterminent la manière dont les semi-conducteurs conduisent l'électricité.

En concevant avec précision l'agencement des méta-atomes, ils peuvent déterminer quels états quantiques sont autorisés à traverser le matériau sans modification et lesquels sont statistiquement altérés par le processus. Plutôt que de dépendre de matériaux naturels dotés de propriétés spécifiques, les scientifiques peuvent désormais concevoir intentionnellement des matériaux capables d'orienter les états quantiques de manière prévisible. En d'autres termes, l'étude fournit un modèle pour la création de futurs matériaux quantiques, et pas seulement de celui-ci.

Des ordinateurs quantiques à une énergie plus propre

Comme ce matériau fonctionne à température ambiante, ses applications potentielles vont bien au-delà de la physique fondamentale.

Les futurs ordinateurs quantiques pourraient utiliser des matériaux similaires pour transporter des informations quantiques fragiles sans dépendre de systèmes de réfrigération cryogénique encombrants. Ces mêmes principes pourraient également permettre de créer des réseaux de communication quantique plus pratiques, des capteurs ultrasensibles et d'autres technologies quantiques émergentes.

La capacité de faire circuler la lumière à travers un matériau avec moins de pertes pourrait également profiter aux énergies renouvelables.

Dans les cellules solaires actuelles, une partie de la lumière incidente reste piégée dans le matériau et finit par être convertie en chaleur plutôt qu'en électricité, ce qui réduit la quantité d'énergie récupérable. En guidant la lumière le long de trajectoires plus robustes, le métacristal pourrait permettre de conserver une plus grande partie de cette énergie en circulation dans le matériau, évitant ainsi qu'elle ne soit perdue.

C'est précisément ce que Magaña-Loaiza prévoit de tester ensuite.

La prochaine étape pour l'équipe consiste à intégrer le métacristal dans des cellules solaires et à déterminer s'il peut augmenter la quantité de lumière solaire convertie en électricité utilisable. En cas de succès, ces travaux démontreraient comment une découverte ancrée dans la physique quantique fondamentale pourrait améliorer directement les technologies d'énergie solaire de nouvelle génération.

Détails de la publication

Omar Magaña-Loaiza, Quantum statistical plasmonic metacrystals, Nature (2026). DOI : 10.1038/s41586-026-10782-3 , www.nature.com/articles/s41586-026-10782-3

Informations sur la revue : Natu

Publication details

Omar Magaña-Loaiza, Quantum statistical plasmonic metacrystals, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10782-3 , www.nature.com/articles/s41586-026-10782-3

Journal information: Nature 

xxxxxxxxxxxxxxxxxx

XXXXXXXXXX

RESUME

Des physiciens créent le premier matériau quantique fonctionnant à température ambiante

Un « métacristal statistique quantique » plasmonique, composé de méta-atomes d'or sur une puce, fonctionne à température ambiante en transmettant et en acheminant sélectivement des états quantiques distincts de la lumière. Il agit comme un filtre statistique quantique, préservant la cohérence quantique et permettant un transport robuste sans refroidissement cryogénique. Ces travaux fournissent un principe de conception général pour des matériaux quantiques artificiels, avec des applications potentielles dans le domaine de l'information quantique et de l'amélioration de la conversion de l'énergie solaire.

xxxxxxxxxxxxxxx

COMMENTAIRE

Beau résultat  technologique  car travailler a basse température  néessite  l' apport de matériaux et de tecniques particulieres ..

.je me rappellepersonnelement les problemes  de manips necessitant la temperature  de l hydrogène liquide ( car le fluor gèle a - 219 ç!)

SCXXIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT

 

Des physiciens confirment une théorie vieille de 20 ans qui pourrait révolutionner la technologie quantique

Par Veronika Oleksyn, Institut des sciences et technologies d'Autriche

Édité par Lisa Lock, relu par Andrew Zinin

Notes de la rédaction

The GIST

Ajouter comme source privilégiée

Schéma du dispositif de distribution d'intrication mis en œuvre. Crédit : Physical Review X (2026). DOI : 10.1103/r4jt-j39w

L'informatique quantique du futur nécessitera des corrélations entre modules distants, une caractéristique connue sous le nom d'intrication distribuée. Traditionnellement, cette intrication repose sur un contrôle actif et des mesures répétées. Or, des physiciens de l'Institut des sciences et technologies d'Autriche (ISTA) ont mis au point une méthode entièrement autonome d'intrication distribuée utilisant un « bain quantique » de particules de lumière corrélées. Publiés dans Physical Review X, leurs travaux confirment expérimentalement une prédiction vieille de 20 ans et pourraient fournir une nouvelle plateforme pour les technologies quantiques appliquées.

L'intrication est une caractéristique centrale de la physique quantique, où les corrélations partagées dépassent les limites de l'explication des théories classiques. Réaliser une intrication distribuée entre des qubits (bits quantiques) physiquement séparés pourrait ouvrir la voie à des avancées futures, telles que les ordinateurs quantiques et les réseaux quantiques à grande échelle.

Pour intriquer des qubits distants, les tentatives précédentes reposaient sur deux protocoles. La première consiste à envoyer un photon unique, contrôlé activement, d'un qubit à l'autre. La seconde repose sur l'émission, par chaque qubit, d'un photon qui doit être couplé pour produire l'intrication. Bien que cette seconde méthode ait valu le prix Nobel de physique en 2022, elle exige de nombreuses mesures répétées et une post-sélection, et ne garantit pas systématiquement l'intrication.

Aujourd'hui, Alejandro Andrés-Juanes, doctorant, et Johannes Fink, professeur à l'Institut autrichien des sciences et technologies (ISTA), ont collaboré à l'échelle internationale pour concevoir un bain quantique qui synchronise de manière autonome la « danse » des qubits distants. En développant un prototype utilisant une source commune de particules de lumière corrélées pour intriquer deux qubits distants, l'équipe a démontré, pour la première fois, une théorie proposée il y a plus de 20 ans.

Intrication totalement autonome

L'intrication existe sous diverses formes. Les états intriqués à variables continues peuvent être générés efficacement et sont facilement disponibles. Ils ressemblent à un pendule, où la position et l'impulsion varient continuellement. Cependant, la plupart des applications nécessitent des systèmes à variables discrètes, des formes d'intrication de type « tout ou rien » avec lesquelles des qubits stationnaires peuvent interagir. Les chercheurs de l'ISTA peuvent-ils concevoir un système qui fasse le lien entre ces deux formes d'intrication ?

« Dans ce travail, nous avons cherché à surmonter cette inadéquation entre les formes d'intrication facilement disponibles et celles utiles en pratique », explique Andrés-Juanes. « En stabilisant les états intriqués à distance, notre approche est totalement autonome et ne nécessite aucun contrôle ni mesure active.»

Un « bain quantique » de particules de lumière corrélées synchronise les qubits distants. L'image représente le dispositif de bain quantique dans lequel les scientifiques de l'ISTA peuvent intriquer deux qubits isolés de manière totalement autonome, sans contrôle actif ni mesures répétées. Crédit : Institut des sciences et technologies d'Autriche

Synchronisation à une source commune de photons

L'un des principaux défis des applications de l'informatique quantique est de maintenir l'intrication et la cohérence quantique des qubits.

« Dans notre méthode, le bain quantique – c'est-à-dire l'environnement des qubits – est la source d'intrication. Il crée un nouvel état fondamental grâce à un flux continu de photons corrélés », explique Fink. « Ainsi, l'état intriqué du qubit est stabilisé, même au-delà de sa propre durée de vie, et reste toujours disponible comme ressource pour le traitement quantique ultérieur. Cela confère à cette approche une importance conceptuelle majeure. » Lorsque l'intrication est toujours disponible, les scientifiques peuvent la récupérer à la demande. Ceci contraste avec l'intrication éphémère, qu'ils doivent utiliser lorsqu'elle est présente.

Pour faire interagir les qubits avec la source de photons intriqués, l'équipe a utilisé un type spécifique de particule de lumière : les photons micro-ondes. Ces particules de lumière de faible énergie sont parfaitement adaptées à la manipulation de l'information quantique et constituent la base de la technologie de pointe actuelle des qubits supraconducteurs. En revanche, les photons optiques sont généralement utilisés en optique et en physique atomique. De plus, les photons optiques pourraient permettre de transmettre de l'information quantique entre des ordinateurs quantiques distants via la fibre optique, un autre axe de recherche du groupe Fink à l'ISTA.

Observation des états des qubits

Pour vérifier que les qubits sont bien synchronisés au sein du bain quantique, l'équipe a utilisé une technique de validation appelée tomographie quantique, ainsi nommée car elle reconstruit un système à partir de nombreuses « tranches ». « Les qubits peuvent se trouver dans une superposition d'états, mais tous ces états s'effondrent lors de la mesure, ne laissant qu'un état 0 ou 1 », explique Andrés-Juanes. Grâce à la tomographie quantique, l'équipe peut enregistrer des mesures d'une durée aussi courte que 20 à 80 nanosecondes afin d'explorer les états des qubits sous-jacents. Une nanoseconde équivaut à un milliard d'unités.

XXXXXXXXXXXX

RESUME

Des physiciens confirment une théorie vieille de 20 ans susceptible de stimuler les technologies quantiques. Ils ont concrétisé expérimentalement une proposition datant de deux décennies concernant l'intrication distribuée autonome, en concevant un bain quantique de photons micro-ondes corrélés qui stabilise en continu les états intriqués de qubits supraconducteurs distants. Cette méthode transfère passivement environ 10 % de l'intrication du bain aux qubits, maintient l'intrication au-delà de la durée de vie des qubits et offre une voie évolutive vers des processeurs et réseaux quantiques modulaires.

XXXXXXXXXX

COMMENTAIRES

L article est interessant uniquement dans la mesure ou il apporte des progres technologique ...Mais  sur l intrication quantique  elle meme  basiquement   tout a été dit !

SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT

COMPLEMENT AU BLOG PRECEDENT

xxxx

Et cezci encore pour mes élèves :e troisième principe de la thermodynamique, appelé encore le théorème de Nernst, du nom du Prix Nobel qui l'a découvert en 1906, s'énonce de la façon suivante : "L'entropie d'un système quelconque peut toujours être prise égale à zéro à la température du zéro Celsius   ... Mais dans mon modèle de bulles   l'espace interbulle  est '' brut  de  formation''  et son contenu énergétique et son entrpie sont indéfinissable  car le systeme geometrique spatial est infini  ....

SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT

APhysique

Physique générale

Accueil

Physique

Physique quantique

17 juillet 2026

Comment la théorie de la gravité et de l'entropie relie le second principe de la thermodynamique à l'émergence de la structure cosmique

Par Queen Mary, Université de Londres

Édité par Andrew Zinin

Notes de l'éditeur

The GIST

Ajouter comme source privilégiée

Crédit : Unsplash/CC0 Domaine public

Une nouvelle étude de la professeure Ginestra Bianconi, mathématicienne à l'Université Queen Mary de Londres, propose une nouvelle perspective sur l'une des questions les plus profondes de la physique moderne : comment l'univers peut-il devenir de plus en plus structuré et complexe tout en obéissant au second principe de la thermodynamique ?

Einstein a déclaré que « le second principe de la thermodynamique occupe une place unique parmi les lois de la nature », reflétant sa conviction qu'il s'agit de l'un des principes les plus fondamentaux de la physique et qu'il est peu probable qu'il soit remis en cause. La deuxième loi de la thermodynamique stipule que l'entropie totale d'un système isolé tend à augmenter avec le temps, un principe souvent associé à la croissance du désordre.

Ceci constitue une énigme de longue date en cosmologie. On considère généralement que l'univers primordial existait dans un état de faible entropie et a évolué vers des états d'entropie plus élevée. Pourtant, au cours de l'histoire cosmique, l'univers a également donné naissance à des structures de plus en plus complexes, notamment les galaxies, les étoiles, les planètes et, finalement, la vie elle-même. Concilier l'émergence de telles structures ordonnées avec l'augmentation inexorable de l'entropie demeure un défi ouvert.

Dans un article récent publié dans Physical Review D, le professeur Bianconi étudie cette question dans le cadre de la théorie de la gravité à partir de l'entropie (GfE), une approche de la gravité quantique qui déduit la gravité des degrés de liberté microscopiques de la géométrie de l'espace-temps en utilisant les principes de la mécanique statistique.

Dans cette étude, en explorant les propriétés thermodynamiques de la théorie de la gravité issue de l'entropie, elle démontre que si l'entropie totale de l'univers augmente avec le temps, l'entropie par unité de volume diminue, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles interprétations de l'émergence des structures locales.

Le lien entre gravité et thermodynamique est connu depuis les travaux pionniers de Jacob Bekenstein et Stephen Hawking dans les années 1970, qui ont établi que les trous noirs possèdent une entropie et émettent un rayonnement thermique. Ces découvertes ont suggéré une relation profonde entre l'espace-temps, l'information et la thermodynamique.

La théorie de la gravité issue de l'entropie (GfE) propose que la gravité émerge de la tension informationnelle entre la métrique de l'espace-temps véritable et la métrique induite par les champs de matière et la courbure. Cette nouvelle interprétation physique de la gravité se reflète dans le lagrangien de la GfE, qui est donné par l'entropie relative géométrique quantique (ERGQ) entre ces deux métriques. Les équations de la gravité GfE se réduisent à la relativité générale pour les basses énergies et les faibles courbures, mais au-delà de la limite faible, elles s'en écartent. Fait intéressant, au-delà de cette limite, les équations GfE font apparaître un terme d'énergie sombre dynamique qui pourrait permettre de vérifier les prédictions de la théorie.

Cette étude explore les propriétés thermodynamiques de la théorie GfE dans les espaces-temps cosmologiques de Friedmann-Robertson-Walker. Les résultats montrent que les degrés de liberté géométriques locaux satisfont un premier principe de la thermodynamique, dans lequel la contribution émergente de l'énergie sombre dynamique peut être interprétée comme une énergie interne, tandis que l'entropie relative géométrique quantique (ERGQ) peut être identifiée à l'entropie locale par unité de volume. Dans ce cadre, des quantités de température et de pression effectives émergent également naturellement. Ensemble, ces résultats suggèrent que l'état quantique sous-jacent à la théorie GfE pourrait posséder une nature thermique intrinsèque.

Découvrez les dernières avancées scientifiques, technologiques et spatiales grâce à plus de 100 000 abonnés qui font confiance à Phys.org pour leurs analyses quotidiennes. Inscrivez-vous à notre newsletter gratuite et recevez chaque jour ou chaque semaine des informations sur les découvertes, les innovations et les recherches importantes.

L'étude met également en lumière le rôle fondamental de l'élément de volume local défini par la mesure induite par la métrique physique. À mesure que l'univers se dilate, ce volume croît. Dans le cadre de la théorie GfE, cette expansion entraîne une augmentation de l'entropie totale, tandis que l'entropie quantique de relativité générale (QGRE) locale par unité de volume diminue. Ce résultat révèle un comportement thermodynamique particulier de la théorie GfE.

En résumé, ce travail suggère que la gravité et l'espace-temps pourraient avoir une nature thermodynamique et informationnelle intrinsèque. Ceci ouvre de nouvelles perspectives pour comprendre les liens profonds entre la gravité, la théorie quantique et l'émergence de la complexité dans l'univers.

Bien qu'encore à un stade théorique préliminaire, les auteurs affirment que ces travaux pourraient contribuer à combler des lacunes persistantes entre la relativité générale, la thermodynamique, la mécanique quantique et la cosmologie. Ainsi, « ces travaux révèlent comment la théorie de la gravité à partir de l'entropie peut aborder la question complexe de la conciliation du second principe de la thermodynamique avec l'émergence de… »

XXXXXXXXXXXXXXXXXX

RESUME

La théorie de la « gravité issue de l'entropie » relie le second principe de la thermodynamique à l'émergence des structures cosmiques

Le modèle de « gravité issue de l'entropie » (GfE) considère la gravité comme une propriété émergente résultant de l'entropie relative géométrique quantique (QGRE) entre la métrique physique et la métrique induite par la matière. Dans les espaces-temps de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker, la GfE conduit à des lois thermodynamiques où l'énergie noire dynamique joue le rôle d'énergie interne et la QGRE celui de densité d'entropie. À mesure que le volume cosmique augmente, l'entropie totale croît tandis que l'entropie par unité de volume diminue, permettant ainsi la formation de structures sans violer le second principe de la thermodynamique.

XXXXXXXXXXXXXXX

COMMENTAIRES

Voici lorine de l article:Détails de la publication

Ginestra Bianconi, Thermodynamics of the gravity from entropy theory, Physical Review D (2026). DOI : 10.1103/26kn-thgp

Informations sur la revue : Physical Review D

J'ignore  dans quel contexte  elle a voulu relier gravité et second principe de la thermodynamique  et ce qui l'a conduit a proposé  ces conclusions 

 je rappelle a mes élèves  ce que dit lez second princip : « Toute transformation d'un système thermodynamique s'effectue avec augmentation de l'entropie globale incluant l'entropie du système et du milieu extérieur. On dit alors qu'il y a création d'entropie. »

xxxxxxxxxx

Dans ma theorie  des'' bulles d univers  ''l espace est infini et les bulles  en évolution  permanente 

SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT

Ce que les latrines de l'empereur Hadrien nous apprennent sur la durabilité du béton romain

Le béton romain provenant des latrines d'Hadrien révèle que sa durabilité à long terme ne découle pas uniquement des réactions pouzzolaniques entre la cendre volcanique et la chaux, mais aussi de la carbonatation ; ce processus forme de la calcite qui colmate progressivement les pores et les microfissures. Les fragments de roche volcanique réagissent également avec la chaux pour générer des phases cimentaires supplémentaires, renforçant ainsi la densité, la durabilité et la capacité d'auto-cicatrisation du matériau.

Une topologie en forme de tore offre une nouvelle méthode de classification pour le tricot, le crochet et d'autres textiles

En s'appuyant sur la théorie des nœuds, cette approche modélise les textiles tricotés ou réalisés au crochet comme des réseaux de boucles périodiques ; elle analyse la propagation des défauts et projette les motifs sur un tore pour déterminer s'ils peuvent être réduits à des nœuds ou des entrelacs triviaux. Cette méthode permet de distinguer les textiles formés de boucles (tricotables) des autres structures et d'associer le contrôle de la propagation des défauts à une résistance aux dommages modulable. L'approche est généralisable à d'autres matériaux enchevêtrés.

Une étude établit un lien entre le niveau de la mer et le thermostat du carbone terrestre

Au cours des 60 derniers millions d'années, les variations de la disponibilité en phosphates — induites par les fluctuations du niveau de la mer — ont modulé la productivité marine et l'enfouissement du carbone organique, influençant ainsi les niveaux de CO₂ atmosphérique et le climat. Une baisse du niveau de la mer réduisait l'étendue des zones à minimum d'oxygène et les positionnait au-dessus des plateaux continentaux riches en matières organiques, favorisant le recyclage des phosphates et l'enfouissement du carbone ; à l'inverse, un niveau élevé de la mer inhibait ce mécanisme de rétroaction, favorisant des concentrations de CO₂ plus importantes et un climat plus chaud.

Un nouveau recensement stellaire conforte l'hypothèse d'un univers âgé de 13,8 milliards d'années

L'analyse de 155 600 étoiles sous-géantes de la Voie lactée indique un âge stellaire maximal d'environ 13,73 milliards d'années (+0,18/−0,15 milliard d'années), ce qui implique un âge de l'univers cohérent avec le modèle ΛCDM et la valeur d'environ 13,8 milliards d'années déduite du fond diffus cosmologique (CMB). Cet âge est incompatible avec une constante de Hubble élevée (suggérant un âge de 12,5 à 12,9 milliards d'années), ce qui privilégie des explications locales ou liées à l'« univers récent » pour résoudre la tension de Hubble.

Une étude révèle que la perturbation des interactions entre cellules immunitaires est un facteur clé du vieillissement

L'augmentation de la signalisation PGE₂–EP2 dans les macrophages résidant dans les tissus, associée au vieillissement, entrave l'élimination des neutrophiles sénescents ; ce phénomène entraîne une inflammation systémique chronique et une dégradation multisystémique chez la souris. Le blocage génétique ou pharmacologique du récepteur EP2 rétablit la phagocytose des macrophages, réduit l'accumulation de neutrophiles sénescents, préserve la fonction des organes ainsi que les capacités cognitives, et maintient un profil protéique sanguin caractéristique de la jeunesse. Des données relatives au foie humain révèlent une augmentation concomitante, liée à l'âge, de la sénescence des neutrophiles et de l'activité d'EP2.

L'acidification des océans apparaît comme un signal planétaire reliant les émissions actuelles de carbone à la mémoire géologique profonde de la Terre

L'acidification des océans est considérée comme un signal planétaire persistant qui inscrit la perturbation du cycle du carbone d'origine humaine dans les sédiments marins et la chimie des carbonates. Les émissions actuelles de CO₂ se produisent plus de dix fois plus vite que lors du maximum thermique du passage Paléocène-Éocène, dépassant la vitesse des mécanismes tampons géologiques lents tels que la dissolution des carbonates et l'altération des silicates. Les modifications chimiques qui en résultent persisteront pendant des millénaires, constituant une trace durable de l'Anthropocène.

Une étude rapporte la première détection d'un sucre dans l'espace interstellaire

L'érythrulose, un cétosucre à quatre atomes de carbone, a été détecté pour la première fois dans le milieu interstellaire, en direction du nuage moléculaire G+0,693−0,027, grâce à la radiospectroscopie ultrasensible. Douze raies spectrales correspondent aux spectres obtenus en laboratoire, et l'érythrulose est au moins huit fois plus abondant que les sucres comparables à trois atomes de carbone. La modélisation indique qu'il se forme dans les glaces interstellaires à partir de précurseurs à deux atomes de carbone. L'apport estimé de 0,5 à 50 millions de tonnes métriques à la Terre primitive suggère une origine exogène des sucres prébiotiques.

La téléportation quantique pourrait réduire la perte de photons dans les communications longue distance

Un dispositif d'intrication « avec signalement » (heralded) entièrement optique permet de préparer des paires de photons EPR de haute fidélité ; celles-ci contournent la majeure partie des pertes liées au canal de transmission et servent de ressource pour la téléportation quantique via un canal dont le taux de transmission est d'environ 1 %. La téléportation de qubits photoniques a atteint une efficacité près de trois fois supérieure à celle de la transmission directe, même en utilisant le clonage quantique optimal, ce qui démontre un avantage absolu pour les communications quantiques longue distance et les futurs réseaux quantiques.

L'écoute des ondes gravitationnelles émises par les trous noirs en phase de « résonance » (ringdown) ouvre la voie à l'astronomie gravitationnelle de demain

Les ondes gravitationnelles émises lors de la phase de résonance finale d'un trou noir encodent des modes quasi-normaux dont les fréquences permettent de déterminer la masse et le spin de l'objet, tout en testant la relativité générale dans un régime de gravité intense. Les observations actuelles sont cohérentes avec la relativité générale, mais la sensibilité reste limitée. Les futurs détecteurs devraient permettre de distinguer plusieurs modes, harmoniques supérieures et caractéristiques non linéaires, ouvrant ainsi la voie à des tests rigoureux concernant la gravité, la matière noire et les effets à l'échelle quantique au voisinage des horizons des trous noirs. 

Le télescope Webb découvre une planète cachée dans un système stellaire célèbre

Le télescope spatial James Webb a identifié une nouvelle exoplanète géante, Beta Pictoris d, au sein du système bien étudié de Beta Pictoris, en utilisant la spectroscopie atmosphérique plutôt que l'imagerie directe. Cette planète, dont la masse est au moins deux fois supérieure à celle de Jupiter, orbite à environ 30 UA et se trouve au sein d'un disque de débris brillant. La détection de CO, de H2O et de CH4 confirme sa nature planétaire.

Envoyer des commentaires

Utilisez les flèches pour afficher la traduction complète.