Immanuel Bloch : l'homme qui a construit des cristaux avec de la lumière

Imaginez une boîte à œufs faite de faisceaux laser, refroidie à quelques milliardièmes de degré au-dessus du zéro absolu, avec un seul atome logé dans chaque alvéole. Cette boîte à œufs est l'instrument de laboratoire d'Immanuel Bloch, et elle permet aux physiciens de construire, atome par atome, des modèles de matériaux qu'aucun ordinateur sur Terre ne sait calculer. Le 1er octobre 2026, la Fondation Wolf l'a nommé lauréat de physique « pour des réalisations pionnières, aux applications étendues, dans le contrôle des systèmes atomiques ultrafroids », un prix qu'il partage avec Jun Ye.

Un village allemand et une boîte d'électronique

Bloch est né le 16 novembre 1972 à Fulda, dans ce qui était alors l'Allemagne de l'Ouest, et a grandi dans un petit village. Son père était chimiste et sa mère enseignante. Enfant, il s'est passionné pour les ordinateurs et l'électronique avant la physique. Il a étudié à l'université de Bonn, où il a obtenu son diplôme en 1995, avec un séjour de recherche à Stanford, puis a soutenu son doctorat en 2000 à l'université Louis-et-Maximilien de Munich sous la direction de Theodor Hänsch, qui recevrait le prix Nobel de physique en 2005. Sa thèse portait sur les lasers à atomes et la cohérence de phase des condensats de Bose-Einstein, des nuages d'atomes si froids qu'ils se comportent comme une seule onde.

Du superfluide à l'isolant

À trente et un ans, il est devenu professeur à l'université de Mayence, et il avait déjà contribué à publier, en 2002 à Munich, une expérience qui a changé le domaine. Des atomes piégés dans un réseau de lumière s'écoulaient librement lorsqu'ils interagissaient à peine, un état appelé superfluide. Quand le réseau était renforcé, les atomes se figeaient soudain en place, un par site, comme des voitures dans un embouteillage. C'est la transition du superfluide à l'isolant de Mott, et la voir avec des atomes contrôlables fut la première véritable simulation quantique. Elle montrait qu'un gaz d'atomes pouvait jouer le rôle des électrons dans un solide, avec les boutons de réglage entre les mains de l'expérimentateur.

Depuis 2008 ou 2009, il dirige une division de l'Institut Max-Planck d'optique quantique à Garching, près de Munich, et occupe une chaire à l'université. Il dirige neuf groupes de recherche et est porte-parole du Munich Center for Quantum Science and Technology.

Voir un seul atome

Son groupe a ensuite mis au point des microscopes à gaz quantique qui photographient des atomes individuels dans un réseau et permettent aux physiciens de les déplacer un à un. Grâce à eux, l'équipe a étudié la localisation à N corps, les isolants de Mott fermioniques et les molécules polaires ultrafroides. Il décrit la physique à N corps ainsi : c'est comme un orchestre où chacun joue une note différente. Sa propre explication de sa motivation est simple : l'envie d'essayer quelque chose de nouveau que personne n'avait fait auparavant et, comme il l'a dit un jour, de suivre son enthousiasme.

Les distinctions

La médaille Otto Hahn en 2002, le prix Leibniz en 2004, le prix d'électronique quantique de la Société européenne de physique en 2011, le prix scientifique européen Körber en 2013, le prix Harvey du Technion en Israël en 2015 et la médaille Stern-Gerlach en 2024 ont mené au prix Wolf. Le prix est doté de cent mille dollars et d'une cérémonie à la Knesset en juin 2027.

Pourquoi Immanuel Bloch est considéré comme un génie

Bloch a fait du flou de la théorie quantique un matériel concret. Avant lui, la physique des nombreuses particules en interaction était un problème sur lequel les ordinateurs classiques s'étouffaient ; après lui, c'est un problème que l'on peut monter dans une chambre à vide et observer. Il n'a pas inventé les lois de la mécanique quantique, mais il a construit la scène où elles peuvent être jouées, et toute une génération de physiciens y apprend aujourd'hui son métier.