Une expérience sur le phénomène quantique «fantôme» pourrait résoudre un mystère de la physique

Pendant des décennies, les scientifiques ont essayé de prouver que l’une des propriétés les plus étranges de la mécanique quantique n’était pas uniquement une singularité mathématique, mais une caractéristique réelle du monde physique. Ce phénomène, qu’Albert Einstein a nommé «action fantôme à distance», connu également sous le nom d’«intrication quantique», se réfère aux systèmes qui ne peuvent pas être décrits séparément les uns des autres, quelle que soit la distance entre eux.

L’intrication a déjà été démontrée dans des systèmes à échelle microscopique impliquant les photons, les ions, les spins d’électrons, et les dispositifs micro-ondes et électromagnétiques. Mais une équipe de chercheurs partiellement soutenue par le projet HOT financé par l’UE a démontré que l’intrication peut se produire et être détectée à une plus grande échelle. L’étude est cruciale car l’intrication est considérée comme une ressource clé pour de nombreuses technologies quantiques potentiellement transformatrices, y compris l’informatique quantique et la transmission d’informations.

Les conclusions de l’étude ont été récemment publiées dans la revue «Nature». Comme l’expliquent les membres de l’équipe, leur étude «élargit qualitativement la gamme des systèmes physiques intriqués et a des incidences sur le traitement de l’information quantique, les mesures de précision et les tests des limites de la mécanique quantique».

Objets «massifs»

Selon le communiqué de presse publié par l’Université Aalto en Finlande, les chercheurs ont réussi, par des mesures en laboratoire, à amener deux objets distincts et en mouvement – presque visibles à l’œil nu – dans un état d’intrication quantique où ils s’influencent mutuellement. Il a été ajouté dans le communiqué de presse que: «Les objets utilisés pour l’expérience étaient deux membranes de tambour vibrantes fabriquées à partir d’aluminium métallique sur une puce de silicium. Les membranes de tambour sont vraiment massives par rapport à l’échelle atomique: leur diamètre est proche de la largeur d’un cheveu humain fin.»

Cité dans le même communiqué de presse, le professeur Mika Sillanpää du département de physique appliquée de l’Université Aalto, a déclaré: «Les éléments vibrants interagissent via un circuit micro-ondes supraconducteur. Les champs électromagnétiques dans le circuit dévient toute perturbation thermique, ne laissant que les vibrations mécaniques quantiques.»

L’équipe a éliminé toute forme de perturbations environnementales, ce qui a permis de mener l’expérience à une température proche du zéro absolu, à - 273 °C. Les chercheurs ont découvert que leur approche a entraîné des états d’intrication d’une longue durée, allant parfois jusqu’à une demi-heure. Ils ont ajouté que l’étude ouvre la voie à une manipulation plus précise des propriétés des objets à grande échelle. À terme, cette particularité pourrait être utilisée pour fabriquer de nouveaux types de routeurs et de capteurs.

La téléportation, dans un autre sens que celui présenté par la science-fiction

L’équipe compte également utiliser la téléportation quantique pour transmettre les vibrations entre les deux membranes de tambour. Selon le Dr Caspar Ockeloen-Korppi, l’un des membres de l’équipe cité dans le communiqué de presse, «Nous sommes encore assez loin de Star Trek».

Résumant l’étude dans l’édition britannique de «The Conversation», le Dr Matt Woolley, l’un des chercheurs, a expliqué que l’expérience «est peut-être l’approche la plus proche de la réalisation littérale de la célèbre expérience de pensée d’Einstein, Podolsky et Rosen qui ont étudié pour la première fois en 1935 le phénomène qui allait par la suite être connu sous le nom d’intrication». Einstein a conçu un paradoxe ayant pour but de montrer que la théorie quantique était incomplète, comme il l’a expliqué dans un article écrit avec Boris Podolsky et Nathan Rosen, et qui a été publié dans la revue «Physical Review».

Le projet HOT (Hybrid Optomechanical Technologies) en cours porte sur les dispositifs nano-optomécaniques englobant les systèmes électriques, micro-ondes ou optiques avec des systèmes micro et nanomécaniques.

Pour plus d’informations, veuillez consulter:

site web du projet HOT