Des scientifiques de la TU Delft ont montré que "l'influence effrayante à distance", qu'Einstein a refusé d'accepter, existe vraiment.
Des scientifiques de la TU Delft ont montré que les électrons dans deux diamants, séparés l'un de l'autre par près d'un mile de campus, peuvent avoir une connexion invisible et instantanée. Leur expérience montre que - bien que contre-intuitive - "l'influence effrayante à distance" existe vraiment.
La mécanique quantique dit qu'une particule, comme un électron, peut être dans deux états différents ou à deux endroits différents en même temps, tant qu'elle n'est pas observée. Ce phénomène s'appelle la "superposition" et "il va complètement à l'encontre de notre intuition", déclare Ronald Hanson, chef de l'équipe de recherche de Delft. Einstein n'a pas cru à cette prédiction et l'a qualifiée d'"influence effrayante sur la distance".
Les chercheurs de la TU Delft montrent maintenant qu'Einstein avait tort. Non seulement l'expérience conclut l'une des discussions les plus intrigantes de la physique, mais elle ouvre également la possibilité d'une communication sécurisée radicalement nouvelle qui est fondamentalement impossible à écouter. Les futurs ordinateurs quantiques pourront envoyer des informations dans cette communication en toute sécurité grâce à la "téléportation".
À deux endroits à la fois ?
Les chercheurs de Delft ont travaillé avec le "spin", un petit effet magnétique de l'électron qui peut pointer vers le haut ou vers le bas. Il peut aussi être les deux à la fois, en superposition. «Cela ne devient vraiment intéressant que lorsque nous 'intriquons' deux électrons pour qu'ils forment un tout», déclare Ronald Hanson. "Alors ils sont tous les deux en haut et en bas en même temps, mais dès que nous en observons un et trouvons "en haut", nous déterminons également que l'autre est en "bas". Cet effet est instantané, même si l'autre électron se trouvait dans une fusée de l'autre côté de la galaxie."
Vue aérienne du campus. Les chercheurs ont montré que les électrons de deux diamants, séparés l'un de l'autre par 1 280 kilomètres de campus, peuvent avoir une connexion invisible et instantanée. Photo :Slagboom et Peeters Luchtfotografie BV.
Dès 1935, quelques années après la naissance de la théorie quantique, cet effet était une raison de douter de la théorie. Les scientifiques Einstein, Podolsky et Rosen ont fait valoir dans un article célèbre connu sous le nom d'article "EPR" que si la mécanique quantique avait des mérites démontrables, elle ne pouvait pas être une théorie complète en raison de l'étrange prédiction de l'intrication. Leur conclusion était qu'il doit encore y avoir des propriétés non découvertes des particules, appelées « variables cachées ». Si nous connaissions ces variables, alors cette "influence fantomatique à distance" ne serait plus nécessaire.
Test de sonnerie
En 1964, lorsque le scientifique du CERN John Stewart Bell a conçu une expérience qui pourrait prouver que "l'influence fantomatique" d'Einstein existait vraiment :le test de Bell. Cette expérience mesure intelligemment les deux partenaires d'une paire intriquée, en excluant toutes les "variables cachées" possibles comme explication. Au cours des quatre dernières décennies, les scientifiques ont mené de nombreux tests de Bell, avec des résultats montrant que l'action fantomatique à distance existait bel et bien. Mais chaque test Bell à ce jour a contenu des failles importantes. En conséquence, il ne pouvait pas être exclu qu'Einstein ait raison après tout.
Par exemple, si les particules sont trop proches les unes des autres, il peut y avoir eu une communication entre elles pendant l'expérience (la « faille de localité »), ce qui pourrait expliquer les corrélations observées avec un modèle local. Une deuxième porte dérobée se présente si l'expérience ne peut vraiment mesurer qu'une petite partie des paires intriquées. Il est alors possible que la partie observée ne soit pas du tout représentative de toutes les paires intriquées :la « faille de détection ». Avec les portes dérobées ouvertes, des explications sans "influences fantomatiques" ne peuvent être exclues.
Trous de boucle
Un groupe de scientifiques des Pays-Bas, d'Espagne et du Royaume-Uni a réussi à combler toutes les lacunes simultanément pour la première fois. Les scientifiques ont placé deux diamants, chacun avec un électron piégé, à 1,3 km l'un de l'autre de chaque côté du campus de l'université TU Delft. Ils ont empêtré les deux électrons et ont pu effectuer un test de cloche.
« Nous avons deux laboratoires, un dans le bâtiment de physique et un à l'Institut du réacteur de l'autre côté du campus. La grande distance entre les configurations garantit que ni les détecteurs ni les électrons eux-mêmes ne peuvent échanger d'informations pendant l'expérience. Cet échange ne peut jamais aller plus vite que la vitesse de la lumière et la distance entre les laboratoires est tout simplement trop grande pour être comblée dans le temps qu'il nous faut pour mesurer les électrons », explique le doctorant Bas Hensen, premier auteur de la publication dans Nature † «Cela a fermé l'échappatoire de la localité. Nous fermons également la faille de détection, car nous détectons toutes les paires intriquées dans notre expérience. C'est le premier test de cloche sans failles, et nous voyons toujours que la connexion invisible et instantanée de l'enchevêtrement est réelle :les influences fantomatiques sont réelles".
Communication impossible à pirater
Les résultats des mesures peuvent également être utilisés comme clé de sécurité. Il est fondamentalement impossible pour les pirates d'écouter cette clé, car la clé ne se déplace pas entre deux points, mais est créée à partir de l'enchevêtrement. Autrement dit, s'il n'y a pas d'échappatoires, car ce sont des portes dérobées par lesquelles les pirates pourraient se faufiler. La mécanique quantique ne peut fournir une forme de communication intrinsèquement sécurisée que si toutes les portes dérobées sont fermées. L'expérience de Delft a montré que les portes dérobées peuvent toutes être fermées.
Pour les fans d'Einstein
Le numéro d'octobre d'Eos contient un volumineux dossier sur Albert Einstein et son œuvre. Après tout, cela fait 100 ans que l'article Die Feldgleichungen der Gravitation , dans lequel Einstein explique la théorie générale de la relativité, a été publié. Dans le dossier, nous revenons sur l'article historique, mais nous nous tournons également vers l'avenir, car dans les années à venir, un certain nombre de détecteurs puissants chasseront les ondes gravitationnelles produites par la fusion de trous noirs ou d'étoiles à neutrons. L'expérience est considérée comme un test ultime de la théorie de la relativité. Si cela réussit aussi, alors le siècle passé peut à juste titre être appelé le siècle d'Einstein.
