Dans la plupart des conducteurs de l'électricité, l'énergie cinétique des électrons domine largement la répulsion coulombienne entre porteurs de charges électriques de même signe. En revanche, dans les « isolants de Mott », la répulsion coulombienne est du même ordre de grandeur que l'énergie cinétique des électrons. Or c'est précisément cette particularité qui permet de faire émerger des propriétés quantiques comme la supraconductivité à haute température critique dans certaines structures cristallines particulières comme les cuprates.

Mais peut-on contrôler rapidement les propriétés électroniques d'un tel matériau sans qu'il s'échauffe ? Il est bien sûr possible de varier la température ou la composition chimique (dopage par impuretés) mais le procédé est lent. Or récemment, une transition supraconductrice, certes de courte durée, a été mise en évidence dans des cuprates, éclairés par un laser femtoseconde (10^-15 s).  

Francesco Peronaci, Marco Schiro et Olivier Parcollet, chercheurs à l'IPhT, ont modélisé cet éclairement dans un isolant de Mott. Pour cela, ils ont adapté un modèle classique de physique de l'état condensé, le modèle de Hubbard, à un état hors d'équilibre et en présence d'une perturbation périodique au cours du temps (laser). Dans le cas de fréquences laser extrêmement élevées, les électrons n'ont pas le temps de s'échauffer. Grâce à leur modèle, les physiciens montrent qu'un système à électrons fortement corrélés, comme un isolant de Mott, ne s'échauffe pas du tout tant que la fréquence du laser reste inférieure à une valeur finie mais s'échauffe brutalement lorsque la fréquence du laser atteint cette valeur de résonance.

Les théoriciens espèrent désormais expliquer l'origine de la transition supraconductrice dans les cuprates et comment la rendre durable.