Quand une erreur en physique quantique révèle la vraie nature de la science

Une faille vieille de quinze ans enfin réparée

En 2008, deux chercheurs de l’Imperial College de Londres, Brandão et Plenio, publient un théorème majeur destiné à servir de base aux théories modernes de l’information quantique. Leur résultat devait permettre de comprendre quelles transformations sont possibles dans un système quantique, un peu comme une “seconde loi” qui guiderait les futures technologies quantiques. Pendant plus d’une décennie, ce théorème est utilisé partout sans être remis en question.

En 2021, le professeur Marco Tomamichel, de l’Université nationale de Singapour, découvre pourtant une incohérence dans un article récent. En remontant la source, il réalise que l’erreur vient du théorème de 2008 lui‑même. La communauté s’inquiète : de nombreux travaux reposent sur ce résultat. Plusieurs équipes tentent de combler la faille, mais leurs démonstrations contiennent elles aussi des lacunes.

Une explication qui change tout

Le tournant arrive en mai 2024, lors d’un atelier scientifique à l’Université de Grenade. Le chercheur Hayata Yamasaki y explique clairement les conditions du problème à son collègue Masahito Hayashi, qui comprend soudain que la correction est possible. Il se met immédiatement au travail et reconstruit une preuve solide. Les deux chercheurs affinent ensuite la démonstration ensemble jusqu’à combler définitivement la faille.

Présentée ensuite à Singapour devant Tomamichel, la nouvelle preuve est validée et publiée dans Nature Physics. Elle confirme que les systèmes quantiques obéissent bien à une règle générale comparable à la seconde loi de la thermodynamique, offrant enfin une base fiable aux ingénieurs qui conçoivent les technologies quantiques de demain.

Repenser le chaud et le froid : une vision plus intuitive

Ce lien avec la thermodynamique n’est pas anodin. La seconde loi, celle qui régit les échanges entre chaud et froid, affirme que les systèmes évoluent spontanément vers des états plus stables. Une zone chaude se refroidit au contact d’une zone plus froide, non parce que la chaleur “s’enfuit”, mais parce que la matière tend vers un état moins excité, plus stable.

Dans cette perspective, la chaleur peut être vue non comme un simple mouvement de particules, mais comme un état instable de la matière. Le froid, lui, devient une forme de stabilité qui s’étend naturellement. Dire que “le froid se propage vers le chaud” devient alors une manière cohérente de décrire ce que l’on observe : une zone instable retrouve sa stabilité au contact d’une zone déjà stabilisée. Cette lecture ne contredit pas la physique ; elle en propose une interprétation plus intuitive, centrée sur les états plutôt que sur les mécanismes microscopiques.

Une science vivante, qui se corrige et s’enrichit

L’erreur corrigée dans le théorème de 2008 montre que la science n’est pas un bloc figé, mais un processus vivant, fait d’essais, de révisions et de nouvelles interprétations. Elle avance parce que des chercheurs questionnent, vérifient, corrigent et reformulent. Et parfois, une simple explication claire entre deux personnes suffit à débloquer un problème que tout le monde croyait insoluble.

Cette dynamique est la force même de la science : elle ne cesse de se réajuster pour mieux comprendre le monde, qu’il s’agisse des lois quantiques ou de phénomènes aussi familiers que le chaud et le froid.

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Références

Brandão & Plenio (2008) https://fernandobrandao.org/sendai1.pdf

Berta, Brandão, Gour, Lami, Plenio, Regula, Tomamichel (2022) – arXiv https://arxiv.org/pdf/2205.02813v3.pdf

Version publiée dans Quantum https://quantum-journal.org/papers/q-2023-09-07-1103/

Hayashi & Yamasaki (2024) – arXiv https://arxiv.org/abs/2408.02722

Version publiée dans Nature Physics https://www.nature.com/articles/s41567-025-03047-9.pdf

Phys.org – Article de vulgarisation https://phys.org/news/2025-12-physicists-flaw-quantum-resource-theorem.html

CQT – Centre for Quantum Technologies https://www.cqt.sg/highlight/2023-12-flawed-proof-rocks-quantum-information/