Comme les élèves du secondaire le voient dans les expériences avec les vagues d’eau et que nous observons et utilisons avec les ondes lumineuses dans de nombreux appareils optiques, les interférences sont une propriété fondamentale associée au comportement ondulatoire. En effet, la célèbre observation de Davisson et Germer d’interférences dans des expériences avec des faisceaux d’électrons dilués, il y a près d’un siècle, a fourni un soutien expérimental clé à l’exactitude de la théorie quantique alors nouvelle.



Cette lumière obvious a le caractère d’une imprecise peut être démontrée dans de simples expériences d’optique, ou directement observée lorsque des arcs-en-ciel apparaissent dans le ciel. Bien que les lois subtiles de la mécanique quantique, c’est-à-dire la mécanique des vagues, régissent finalement tous les processus de transportation d’électrons dans les solides, leur character ondulatoire des électrons n’est pas souvent évidente pour l’observateur occasionnel. Une graphic classique des électrons sous forme de particules solides va étonnamment loin dans l’explication des courants électriques dans les métaux. Comme les élèves du secondaire le voient dans des expériences avec des vagues d’eau et que nous observons et utilisons avec des ondes lumineuses dans de nombreux appareils optiques, les interférences sont une propriété fondamentale associée au comportement ondulatoire. En effet, la célèbre observation de Davisson et Germer d’interférences dans des expériences avec des faisceaux d’électrons dilués, il y a près d’un siècle, a fourni un soutien expérimental clé à l’exactitude de la théorie quantique alors nouvelle.

Dans les expériences sur les solides, cependant, les signatures d’interférence quantique sont rares et difficiles à observer. C’est essentiellement parce qu’il y a tellement d’électrons, et tellement de façons de les « brouiller  », que la plupart des effets d’interférence sont invisibles pour les expériences qui sondent des distances de as well as de quelques espacements atomiques.



L’un des thèmes de recherche du département de physique des matériaux quantiques est l’étude des métaux en couches étranges exotiques d’une classe structurelle avec le nom également étrange de « delafossites  », provenant du célèbre cristallographe français Gabriel Delafosse. Ils sont remarquables car ils conduisent incroyablement bien l’électricité. En effet, à température ambiante, l’un d’eux, le PtCoO2, est le meilleur conducteur électrique jamais découvert. Dans le cadre de nos recherches sur les delafossites, nous étudiions comment la conduction perpendiculaire aux couches dépend du champ magnétique, dans des cristaux qui avaient été sculptés dans des géométries particulières à l’aide d’un faisceau ionique focalisé. À notre grande surprise, nous avons observé de fortes oscillations dans cette conductivité, d’une sorte qui sont la signature d’une sorte de signal d’interférence. Après une longue période d’expériences de suivi dans cet institut et dans le nouveau groupe de nos anciens collègues Philip Moll et Carsten Putzke, maintenant à l’EPFL à Lausanne, nous avons collaboré avec les théoriciens Takashi Oka et Roderich Moessner dans notre institut voisin à Dresde et Ady Stern de l’Institut Weizmann en Israël pour proposer une explication de ce qui se passe. Remarquablement, il nécessite une forme de cohérence quantique sur des distances macroscopiques allant jusqu’à 50000 espacements de réseau atomique. Il n’est observable qu’en raison de la pureté remarquable des delafossites, dont nous avons établi l’origine dans une autre série d’expériences, également publiées récemment. Les matériaux de haute qualité continuent de réserver de nombreuses surprises et délices à ceux qui les fabriquent et les étudient !