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Sciences

Fascinante intrication quantique

03-08-2018

Photo: Victor De Schwanberg/SPL

L’intrication quantique défie l’entendement. Même Einstein en perdait son latin!

Dire que les lois quantiques sont étranges est un euphémisme. Albert Einstein lui-même refusait de croire à l’existence de l’intrication quantique, qu’il qualifiait « d’action fantôme à distance ». Il faut dire que ce phénomène défie l’entendement. L’intrication quantique réfère à l’existence d’un lien inextricable entre deux particules, quelle que soit la distance qui les sépare. De la sorte, si l’état de l’une d’elles se modifie, celui de sa « jumelle » change de façon instantanée, comme s’il s’agissait d’un seul et même système. « Quand on “touche” un objet d’une paire d’objets intriqués, le deuxième tressaille, malgré la distance », résume Nicolas Gisin, spécialiste de l’intrication quantique à l’Université de Genève. Ce phénomène a été vérifié maintes fois en laboratoire depuis les années 1970.

Car – oui – les scientifiques arrivent à « intriquer » des particules volontairement, même si le reste du processus est un mystère. En 2017, une équipe chinoise a battu le record de distance entre deux particules intriquées, des photons émis par le satellite Micius. Les chercheurs les ont séparés puis captés dans deux stations au sol, distantes de 1 200 km. Bilan ? Même après ce périple, ils étaient toujours « enchevêtrés ». Des chercheurs de l’Université de Genève menés par Nicolas Gisin et une équipe de l’université de Calgary ont quant à eux réussi en 2017 – presque simultanément, bien qu’il n’y ait là aucun effet quantique – à intriquer plusieurs millions d’atomes dans un cristal.

Pour tenter de comprendre ce qu’est l’intrication quantique, il faut se défaire de l’idée qu’il existe un support pour véhiculer l’information entre les deux objets intriqués. C’est d’ailleurs ce qui irritait Einstein : si une telle connexion tangible existait, cela impliquerait qu’elle puisse se déplacer à des vitesses des milliers de fois supérieures à celle de la lumière. Impossible, selon la relativité ! « En physique quantique, les tressaillements donnent lieu à des corrélations qui ne peuvent pas être décrites par une cause directe ni par une cause commune qui se propagerait continûment de proche en proche », admet Nicolas Gisin qui est l’auteur d’un livre de vulgarisation sur le sujet, L’impensable hasard : non-localité, téléportation et autres merveilles quantiques.

Autrement dit, il n’y a pas de communication entre les objets intriqués, et ils ne s’influencent pas mutuellement. Leur lien vient d’autre chose, d’un « hasard » difficile à saisir. « J’aime dire que l’intrication permet à un événement aléatoire de se manifester en plusieurs endroits », ajoute le physicien.

Imaginons l’inconcevable, oublions notre espace-temps réconfortant dans lequel tout est continu et où tous les points se touchent. « Si on fait cela, alors l’intrication perd son mystère pour permettre de réaliser des protocoles qui seraient sans cela impossibles, par exemple la distribution quantique de clés cryptographiques et les ordinateurs quantiques », ajoute le chercheur qui a d’ailleurs été l’un des premiers à exploiter cette propriété pour « téléporter » de l’information.

Soit. On peut aussi choisir de faire comme Einstein, et continuer à trouver cela vraiment trop étrange.

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