Le temps : le concept préféré de tout le monde à ignorer jusqu'à 2 heures du matin quand vous scrollez sans fin. Mais les physiciens, toujours des surdoués, se sont affairés à le rendre encore plus étrange. La relativité d'Einstein nous a déjà dit que le temps n'est pas fixe – il s'étire et se comprime selon la vitesse et la gravité. Maintenant, une nouvelle étude suggère que lorsque vous ajoutez la mécanique quantique au mélange, le temps lui-même pourrait exister en superposition, s'écoulant à la fois plus vite et plus lentement simultanément. Merci, la quantique.

L'article, intitulé « Quantum signatures of proper time in optical ion clocks », est paru le 20 avril 2026 dans Physical Review Letters. La recherche a été dirigée par le professeur assistant Igor Pikovski de l'Institut de technologie Stevens, avec des équipes expérimentales dirigées par Christian Sanner à l'Université d'État du Colorado et Dietrich Leibfried à l'Institut national des normes et de la technologie (NIST). Leur affirmation audacieuse ? La technologie même développée pour les horloges de nouvelle génération et les ordinateurs quantiques pourrait nous permettre de tester cette folie.

Vous avez entendu parler du chat de Schrödinger – ce félin à la fois vivant et mort jusqu'à ce que vous le regardiez. Les chercheurs proposent quelque chose d'aussi absurde : une horloge en superposition quantique pourrait expérimenter plusieurs flux de temps à la fois, comme un chat qui serait simultanément un chaton et un senior. « Le temps joue des rôles très différents dans la théorie quantique et dans la relativité », dit Pikovski. « Ce que nous montrons, c'est que réunir ces deux concepts peut révéler des signatures quantiques cachées de l'écoulement du temps qui ne peuvent plus être décrites par la physique classique. »

La relativité joue déjà avec le temps de manière observable. Une horloge voyageant à 10 m/s pendant 57 millions d'années prendrait du retard sur une horloge stationnaire d'environ une seconde – un fait confirmé par des dispositifs ultra-précis comme les horloges à ions d'aluminium du NIST. Le « paradoxe des jumeaux » explique cela : un jumeau part en voyage à grande vitesse et revient plus jeune que celui qui est resté. La nouvelle étude pousse cela dans le domaine quantique, demandant si une seule horloge pourrait tictaquer à deux rythmes différents en superposition. La théorie quantique dit oui, mais jusqu'à récemment, l'effet était trop subtil pour être observé.

Entrez les horloges à ions, qui piègent des ions uniques (aluminium ou ytterbium), les refroidissent à près du zéro absolu, et contrôlent leurs états quantiques avec des lasers. L'analyse de l'équipe montre que combiner ces horloges avec des techniques de calcul quantique à ions piégés pourrait révéler des propriétés quantiques cachées du temps. « Les horloges atomiques sont maintenant si sensibles qu'elles peuvent détecter de minuscules différences de temps causées par les vibrations thermiques à des températures minuscules », dit Gabriel Sorci, doctorant à l'Institut de technologie Stevens et co-auteur. « Mais même à la température du zéro absolu, l'état fondamental, le rythme de tictaque sera encore affecté par les seules fluctuations quantiques. »

Mais pourquoi s'arrêter là ? Les chercheurs proposent de manipuler le vide lui-même en créant des « états comprimés », où la position et la vitesse se comportent de manière bizarre. Dans ces conditions, une seule horloge pourrait tictaquer à la fois plus vite et plus lentement tout en s'intriquant avec son propre mouvement quantique. C'est comme si l'horloge avait une crise existentielle.

L'équipe espère tester cela expérimentalement. « Nous avons la technologie pour générer la compression requise et une voie pour atteindre la précision d'horloge nécessaire dans les horloges à ions pour observer de tels effets pour la première fois », dit Sanner. Pikovski, dont les travaux passés incluent la détection de gravitons uniques (les particules hypothétiques qui portent la gravité), est enthousiaste quant aux implications plus larges : « La physique est encore pleine de mystères au niveau le plus fondamental. Les technologies quantiques nous donnent maintenant de nouveaux outils pour les éclairer. »

Alors, la prochaine fois que vous êtes en retard, blâmez la superposition quantique. Votre horloge était techniquement à l'heure – et aussi en retard – simultanément.