Un nouvel éclairage sur l’un des plus grands mystères de la physique moderne

Un nouvel éclairage sur l’un des plus grands mystères de la physique moderne 

Une équipe de l’INRS révèle une rivalité cachée entre deux états quantiques au cœur des supraconducteurs. 

MONTRÉAL (Québec), le 20 octobre 2026 - Transporter l'électricité sans aucune perte d'énergie : c'est la promesse fascinante de la supraconductivité. Depuis près de 40 ans, les scientifiques cherchent à percer les secrets des matériaux qui présentent cette propriété à des températures relativement élevées. Mieux les comprendre pourrait un jour contribuer à rendre les réseaux électriques plus efficaces, améliorer les technologies médicales et soutenir le développement de l'informatique quantique. 

Parmi les matériaux les plus prometteurs figurent les cuprates, une famille de composés à base de cuivre découverte en 1986, une percée qui a valu le prix Nobel de physique à Bednorz et Müller, dès l'année suivante. Malgré des décennies de recherche, les mécanismes qui permettent aux cuprates de devenir supraconducteurs demeurent mal compris. 

Au cœur de cette énigme se trouve le pseudogap, un état quantique mystérieux dont le rôle exact fait encore débat. Certains scientifiques pensent qu'il favorise l'apparition de la supraconductivité, tandis que d'autres y voient plutôt un phénomène concurrent. 

C'est précisément cette question qu'a explorée l'équipe du professeur à l’INRS Fabio Boschini, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en dynamique des matériaux quantiques et détenteur d’une bourse Alfred P. Sloan en physique de la Fondation Alfred P. Sloan. Dans une étude publiée dans la revue Nature Physics, son équipe montre que le pseudogap et la supraconductivité semblent davantage se faire concurrence que de se renforcer mutuellement. 

« Le pseudogap est l'un des plus grands mystères de la physique de la matière condensée. Comprendre sa relation avec la supraconductivité est essentiel si nous voulons expliquer pourquoi ces matériaux peuvent conduire l'électricité sans perte à des températures aussi élevées », explique Fabio Boschini, professeur à l'INRS, spécialisé en spectroscopie ultra-rapide de la matière quantique condensée. 

Ces travaux ont été réalisés au Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l'INRS,  

grâce notamment à des infrastructures de recherche de haut calibre dont la station expérimentale de photoémission résolue en temps et en angle (TR-ARPES) du Laboratoire de sources femtosecondes (Advanced Laser Light Source - ALLS). L’équipe de l’INRS a également collaboré avec plusieurs partenaires internationaux, dont le Center for Computational Quantum Physics du Flatiron Institute, à New York.  

« Les états de pseudogap et de supraconductivité des cuprates sont parmi les phénomènes les plus complexes à reproduire théoriquement. Notre étude révèle qu'ils entrent en compétition et offre un nouvel éclairage sur leur comportement lorsqu'ils sont stimulés en même temps », dit Olivier Gingras, chercheur associé au Center for Computational Quantum Physics du Flatiron Institute.   

Une rivalité quantique révélée par la lumière 

Pour mieux comprendre le rôle du pseudogap, l'équipe a temporairement supprimé la supraconductivité à l'aide d'une impulsion lumineuse, puis observé en temps réel la dynamique du matériau. 

Cette expérience a permis de voir apparaître, pour la première fois, un pseudogap transitoire induit par la lumière et d'accéder à des états électroniques qui échappaient jusqu'ici aux techniques conventionnelles. 

« Grâce aux capacités uniques du système TR-ARPES dans le Laboratoire ALLS à l'INRS, nous avons pu observer directement ce qui se passe lorsque la supraconductivité disparaît temporairement puis réapparaît. C'est un peu comme accéder à des images manquantes d'un film que l'on tente de reconstituer depuis des décennies », souligne Dario Armanno, doctorant à l'INRS et premier auteur de l'étude. 

Les résultats montrent que lorsque la supraconductivité disparaît, le pseudogap prend sa place. Puis, lorsque la supraconductivité revient, le pseudogap s'efface. 

Cette observation suggère que les deux phénomènes sont en compétition plutôt qu'en collaboration, remettant en question une hypothèse défendue depuis longtemps selon laquelle le pseudogap constituerait une étape précoce de la supraconductivité. 

« Cette recherche est essentielle au développement des technologies quantiques de demain. Elle contribue à la formation de personnel hautement qualifié dans un secteur stratégique pour la souveraineté technologique du Canada et la mise en œuvre de sa Stratégie quantique nationale », souligne François Légaré, directeur du Centre EMT de l’INRS.  

Bien qu'il s'agisse de recherche fondamentale, cette découverte marque une avancée importante dans la compréhension d'un phénomène qui pourrait jouer un rôle clé dans le développement des supraconducteurs de demain et, à plus long terme, de technologies plus performantes sur le plan énergétique. 

À propos de l'article  

D. Armanno, O. Gingras, F. Goto, J.-M. Parent, A. Longa, A. Jabed, B. Frimpong, R. D. Zhong, J. Schneeloch, G. D. Gu, G. Jargot, H. Ibrahim, F. Légaré, B. J. Siwick, N. Gauthier, A. Georges, A. J. Millis et F. Boschini. Light-induced asymmetric pseudogap below the critical temperature in cuprates. 
Nature Physics. DOI : https://doi.org/10.1038/s41567-026-03446-6 

Les travaux réalisés à ALLS ont été soutenus par le Fonds des initiatives majeures en sciences de la Fondation canadienne pour l’innovation (FCI). Nous remercions également la Fondation Alfred P. Sloan, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), le Programme des chaires de recherche du Canada, le Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies (FRQNT), le ministère de l’Économie, de l’Innovation et de l’Énergie du Québec, PRIMA Québec ainsi que l’initiative EPiQS de la Fondation Gordon et Betty Moore pour leur soutien. 

À propos de l’INRS 

L’Institut national de la recherche scientifique (INRS) est un établissement universitaire dédié exclusivement à la recherche et à la formation aux cycles supérieurs dans des créneaux stratégiques au Québec. Depuis sa création en 1969, il poursuit sa mission de contribuer activement au développement économique, social et culturel du Québec. L'INRS se classe 1er au Québec en intensité de recherche. Il est composé de cinq centres de recherche et de formation interdisciplinaires, situés à Québec, à Montréal, à Laval, à Varennes, et dans Charlevoix, qui concentrent leurs activités dans des secteurs stratégiques : Eau Terre Environnement, Énergie Matériaux Télécommunications, Urbanisation Culture Société,  Armand-Frappier Santé Biotechnologie, et Ruralités durables. Sa communauté compte près de 1 500 membres étudiants, stagiaires au postdoctorat, membres du corps professoral et membres du personnel.  

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