Une équipe de physiciens de l’école de physique et d’astronomie de l’université de Glasgow a capturé une image de l’intrication de Bell, une forme forte d’intrication quantique.
Image unique plein cadre de l’intrication de Bell. Barre d’échelle – 1 mm. Crédit image : Moreau et al, doi : 10.1126/sciadv.aaw2563.
Deux particules qui interagissent l’une avec l’autre – comme deux photons passant par un séparateur de faisceau, par exemple – peuvent parfois rester connectées, partageant instantanément leurs états physiques, quelle que soit la distance qui les sépare.
Cette connexion est connue sous le nom d’intrication quantique et fait partie de la branche de la physique appelée mécanique quantique, une description de la façon dont le monde fonctionne au niveau des atomes et des particules encore plus petites.
La mécanique quantique affirme qu’à ces échelles minuscules, certaines propriétés des particules sont entièrement basées sur la probabilité. En d’autres termes, rien n’est certain tant qu’il ne se produit pas.
Albert Einstein ne croyait pas entièrement que les lois de la mécanique quantique décrivaient la réalité. Lui et d’autres physiciens théoriques ont postulé que certaines variables cachées devaient être à l’œuvre, ce qui permettrait aux systèmes quantiques d’être prévisibles.
En 1964, cependant, John Bell a publié l’idée que tout modèle de réalité physique comportant de telles variables cachées devait également permettre l’influence instantanée d’une particule sur une autre.
Bien qu’Einstein ait prouvé que l’information ne peut pas voyager plus vite que la vitesse de la lumière, deux particules intriquées peuvent toujours s’influencer mutuellement lorsqu’elles sont éloignées l’une de l’autre, même de l’autre côté de l’Univers, selon Bell.
Aujourd’hui, alors que l’intrication de Bell est exploitée dans des applications pratiques comme l’informatique et la cryptographie quantiques, elle n’a jamais été capturée dans une seule image.
L’image que nous avons réussi à capturer est une démonstration élégante d’une propriété fondamentale de la nature, vue pour la toute première fois sous la forme d’une image”, a déclaré le Dr Paul-Antoine Moreau, membre de l’équipe et premier auteur d’un article publié dans le journal “The Journal”. Science Advances.
Le Dr Moreau et ses collègues ont conçu un système qui envoie un flux de photons intriqués provenant d’une source de lumière quantique vers des “objets non conventionnels” – affichés sur des matériaux à cristaux liquides qui changent la phase des photons lorsqu’ils les traversent.
Les chercheurs ont mis en place une caméra ultrasensible capable de détecter des photons uniques et qui ne prend une image que lorsqu’elle aperçoit à la fois un photon et son “jumeau” intriqué, créant ainsi un enregistrement visible de l’intrication des photons.
“C’est un résultat passionnant qui pourrait être utilisé pour faire progresser le domaine émergent de l’informatique quantique et conduire à de nouveaux types d’imagerie”, a déclaré le Dr Moreau.
