L’étrange principe de l’intrication quantique a dérouté Albert Einstein. Pourtant, finalement, mettre l’étrangeté quantique à l’épreuve ultime et en accepter les résultats s’est avéré être une idée révolutionnaire.
Dans les années 1920, Albert Einstein pensait avoir découvert une faille fondamentale dans la physique quantique. Cela a déclenché une série d’enquêtes qui, sur plusieurs décennies, ont montré qu’il avait plutôt découvert une caractéristique cruciale de la théorie quantique – et l’une de ses plus étranges.
Cette propriété, désormais appelée non-localité de Bell, qui implique que les objets quantiques maintiennent des comportements coordonnés même sur des distances cosmiquement grandes, n'a pas été favorable à notre intuition. Pourtant, l'adopter au 21St siècle s’est avéré être une idée fantastique.
Le problème peut être posé avec l’aide de deux expérimentateurs hypothétiques, Alice et Bob, qui possèdent chacun l’une d’une paire de particules « intriquées ». L'intrication permet aux particules de présenter des corrélations même si elles sont si éloignées qu'aucun signal ne pourrait jamais passer entre elles assez rapidement pour faire une différence. Pourtant, pour que ces corrélations deviennent évidentes, chaque expérimentateur doit interagir avec sa particule. Les particules « savent-elles » qu'elles sont corrélées avant qu'Alice ou Bob n'interagissent avec elles, ou y a-t-il quelque chose d'effrayant qui se passe entre elles ?
Cet article fait partie de notre numéro spécial sur les 21 meilleures idées du 21e siècle.
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Einstein, en collaboration avec Nathan Rosen et Boris Podolsky, a rejeté la peur. Il a proposé qu'il doit y avoir des « variables locales cachées » que les chercheurs pourraient mesurer pour déterminer comment les particules étaient toujours au courant. Cela rapprocherait la physique quantique de notre expérience quotidienne, où les objets ne s’influencent mutuellement que lorsqu’ils sont proches.
Dans les années 1960, le physicien John Stewart Bell a proposé un moyen de tester l'idée du trio. Après des décennies de tentatives, en 2015, plusieurs expériences ont concrétisé le test de Bell avec une rigueur sans précédent, ce qui a valu à trois des physiciens impliqués le prix Nobel en 2022. «C'était le dernier clou sur le cercueil de toutes ces idées», déclare Marek Żukowski de l'Université de Gdańsk en Pologne. Les variables cachées ne peuvent pas sauver la localité en physique quantique, explique Jacob Barandes de l'Université Harvard. « Vous ne pouvez pas échapper à la non-localité. »
Et il y a de réels avantages si nous cessons d’essayer d’échapper à la non-localité et si nous l’adoptons plutôt. Pour Ronald Hanson de l'Université de technologie de Delft aux Pays-Bas, qui a dirigé l'une des expériences, le problème n'a jamais été une question de peur. Il a plutôt conçu l’expérience comme un exploit d’« avantage quantique » – quelque chose au-delà des capacités de n’importe quel ordinateur conventionnel. Son intuition s’est confirmée : certaines des machines nécessaires aux « tests Bell » sont devenues la base d’une cryptographie quantique d’une sécurité sans précédent.
Hanson construit désormais des réseaux de communication quantiques, exploitant les particules intriquées pour développer un futur Internet presque impossible à pirater. Les chercheurs en informatique quantique utilisent également des particules intriquées pour rendre les calculs plus efficaces. Les physiciens n'ont pas encore complètement compris la signification de l'intrication et continuent d'examiner les hypothèses qui sous-tendent les travaux de Bell, mais l'intrication fiable d'objets quantiques est devenue une ressource technologique, un deuxième acte étonnant pour un acteur clé du débat sur le quantisme de notre monde.
