— Chez nous, à la Cité des Sciences et de l'Industrie, à Paris,  on a l'habitude d'emprunter un petit raccourci.  Il paraît même qu'en moyenne, on en ressort  avant d'y être rentré.  Absurde ?  À notre échelle, oui. C'est impossible.  Mais à l'échelle du tout petit,  entre atomes et particules,  les lois n'ont plus rien à voir avec la physique classique.  On parle de physique quantique,  là où se produisent des phénomènes contre-intuitifs.  Lui, c'est Aephraim Steinberg, physicien à l'université de Toronto,  et avec son équipe,  il a observé une chose très particulière lors d'une expérience.  Des particules ont traversé un nuage  pendant une durée moyenne négative.  Avant de vous raconter cette histoire de science,  soyons clairs,  on n'a pas découvert de machines à remonter le temps.  Mais ce qu'a observé Steinberg,  c'est peut-être encore plus troublant,  parce que ce temps négatif, c'est pas une erreur de mesure,  ni un tour de passe-passe mathématique.  C'est la physique quantique qui, encore une fois,  nous force à abandonner notre intuition.  Comment ? Eh bien, c'est ce qu'on va voir.  Lorsqu'on envoie un photon, c'est-à-dire une particule de lumière,  avec la bonne énergie sur un atome,  la plupart du temps, ils interfèrent.  L'atome gagne ainsi en énergie temporairement,  avant de diffuser le photon dans une direction aléatoire.  Mais, de temps en temps,  des photons traversent le nuage sans être absorbés.  On dit alors qu'ils sont transmis.  Et on va le voir, c'est de ces photons transmis  que va découler la mesure d'un temps, en moyenne, négatif.  À l'origine, Aephraim Steinberg et son étudiant Josiah Sinclair  travaillent sur un système de communication  entre deux faisceaux lumineux.  Une technologie qui pourrait être utile aux ordinateurs quantiques.  Durant leurs recherches, ils font l'hypothèse  que les photons transmis n'excitent pas les atomes en passant.  Ça paraît logique, puisqu'ils ne sont pas diffusés.  Mais ils veulent quand même s'en assurer expérimentalement.  Est-ce que, quand les photons sont transmis,  le nuage d'atomes pourrait malgré tout gagner en énergie ?  Pour observer des photons transmis,  il faut diriger un laser sur des atomes,  mais avec une fréquence particulière,  une fréquence très proche de celle des atomes.  C'est un peu comme si chaque atome avait sa note de musique idéale.  En envoyant des photons à la bonne note, ils s'agitent.  Avec de petits écarts de temps en temps,  certains photons passent sans être absorbés.  Mais en physique quantique,  chaque expérience se heurte à un problème de taille.  Mesurer, c'est perturber.  Donc pour limiter cette perturbation,  les chercheurs effectuent une mesure faible,  quitte à obtenir une information peu précise  sur une seule mesure.  C'est un peu comme prendre une photo lors d'un spectacle.  Avec le flash, la photo est meilleure,  mais ça risque de gêner, voire d'arrêter le show.  Alors on prend une photo sombre, de mauvaise qualité,  pour avoir quand même un souvenir à montrer.  Ils répètent ensuite 6 milliards de fois le processus,  pour obtenir une moyenne qui, elle, est précise.  Ils analysent les résultats, et là, c'est la surprise totale.  Ce qu'ils observent n'est pas du tout ce à quoi ils s'attendaient.  Contre toute attente,  les photons transmis interagissent avec les atomes.  Leur expérience montre que finalement, même sans être diffusés,  les photons interagissent avec la matière.  En 2022, il n'existe pas encore d'analyse théorique  pour expliquer qu'un photon qui n'est pas absorbé  puisse quand même exciter un atome.  Steinberg fait alors appel au théoricien quantique Howard Wiseman  pour construire ensemble ce cadre théorique.  Et en 2025, ils publient une théorie  qui décrit le phénomène observé de l'expérience.  Et cette théorie prédit que sous certaines conditions,  le temps moyen de passage pourrait être négatif.  Le concept de temps négatif en quantique n'est pas nouveau.  C'est une possibilité connue depuis les années 1930.  Pour comprendre, il faut abandonner le concept de la simple bille  pour décrire un photon.  En physique quantique,  une particule se comporte à la fois comme une bille  et en même temps comme une onde.  Ou plutôt, un paquet d'ondes.  C'est-à-dire une superposition de fréquences proches  qui forment une enveloppe globale.  Le pic de cette enveloppe se déplace à la vitesse  appelée vitesse de groupe.  De façon générale, c'est cette vitesse de groupe  que l'on identifie à celle de la particule.  Mais dans certains cas particuliers, comme ici dans ce nuage d'atomes,  les interférences déforment le paquet d'ondes  et le pic peut alors se retrouver déplacé vers l'avant  et sembler avancer plus vite que la lumière.  Pour autant, c'est simplement la forme du paquet d'ondes  qui a été remodelée.  Pour illustrer ça, Steinberg nous a confié une analogie  qu'il appelle l'effet feu rouge.  En gros, au passage piéton, quand le feu est rouge,  ceux qui bravent l'interdit et traversent quand même,  ont tendance à passer plus rapidement que quand le feu est vert.  Alors pourquoi je vous raconte tout ça ?  Eh bien, parce que jusqu'ici,  toute une partie de la communauté scientifique  considérait ce temps négatif  comme un simple artefact de mesure,  sans pour autant y associer un effet physique réel.  Grâce à la nouvelle théorie formulée par Wiseman et Steinberg,  les physiciens disposent désormais d'un nouvel outil  pour vérifier si cette mesure négative moyenne  est effectivement un artefact ou si c'est un vrai effet quantique,  puisque cette fois-ci,  ils vont le mesurer en interrogeant les atomes.  Daniela Angulo, chercheuse de l'équipe de Steinberg,  reprend alors l'expérience de 2022,  mais en appliquant les ingrédients pour un temps négatif réussi.  Un laser plus proche de la fréquence de résonance  et un nuage d'atomes moins dense.  Soit les conditions selon lesquelles la théorie de Wiseman  prévoit l'apparition d'un temps négatif.  Et là, bingo.  La théorie se confirme parfaitement.  En moyennant des millions de répétitions de l'expérience  et en isolant uniquement les photons transmis,  la mesure du laser-sonde  indique un temps moyen d'excitation négatif.  La valeur prédite par la théorie.  Ils retrouvent le même temps négatif du photon,  en regardant pour autant à un autre endroit.  Ici, les atomes.  Et c'est toute la communauté scientifique  qui est obligée de considérer  qu'il s'agit bel et bien d'un réel effet physique  et pas juste d'un artefact mathématique.  En plus d'avoir réussi à éclairer un point  qui faisait débat dans la communauté scientifique  depuis des décennies,  ce résultat pourrait servir lors d'interactions lumière-matière  dans de futurs ordinateurs quantiques.