L’intrication quantique a lieu à la fois dans le temps et l’espace

Le monde quantique révèle parfois d’étranges phénomènes. L’un des processus décrit par la mécanique quantique et activement étudié par les physiciens est l’intrication quantique. Deux particules intriquées ne forment plus qu’un seul système solidaire dans l’espace… mais aussi dans le temps. 

 

Durant l’été 1935, les physiciens Albert Einstein et Erwin Schrödinger ont entretenu une riche et vive correspondance épistolaire à propos des implications théoriques de la naissante mécanique quantique. Ils se sont principalement entretenus sur ce que Schrödinger appellera plus tard « l’intrication » : lorsque deux systèmes quantiques (par exemple des particules) sont intriqués, ils ne forment alors plus qu’un seul système unique partageant le même espace mathématique – la mesure de l’un entraîne instantanément la mesure de l’autre.

Jusqu’à sa mort, Einstein est resté persuadé que l’intrication révélait l’incomplétude de la mécanique quantique. Schrödinger, quant à lui, pensait qu’elle représentait la caractéristique majeure de cette nouvelle physique ; pour autant, il ne l’a pas accepté facilement. « Je sais, bien sûr, comment cet hocus pocus fonctionne mathématiquement, mais je n’aime pas ce genre de théorie » écrivait-il à Einstein le 13 juillet 1935.

En 1935, Einstein et ses collègues publient des travaux sur l’intrication conduisant au principe de « non-localité » de la mécanique quantique – un étrange lien doit exister entre les deux particules intriqués. Le père de la relativité parlera même « d’action fantomatique à distance ». Aujourd’hui, l’intrication a été testée avec succès à plusieurs reprises, sur des distances toujours plus grandes.

L’aspect non-local de la mécanique quantique concerne généralement la spatialité de l’intrication. Mais existe-t-il également une « non-localité temporelle » ? Une étude de l’université hébraïque de Jérusalem de 2013 a répondu par l’affirmative en montrant que deux photons n’ayant jamais coexisté pouvaient être intriqués. De précédentes expériences avaient déjà montré des corrélations temporelles dans l’intrication en utilisant une technique appelée « échange d’intrication » permettant de retarder la mesure de l’une des deux particules intriquées.

Mais le physicien Eli Megidish et ses collègues sont allés encore plus loin en démontrant l’établissement

de l’intrication entre des photons n’ayant jamais coexisté. Pour ce faire, il ont tout d’abord créé une paire

de photons « 1-2 » intriqués (étape I). Ensuite, ils ont mesuré la polarisation (direction de l’oscillation

lumineuse) du photon 1, faisant ainsi disparaître ce dernier (étape II). Les physiciens ont par suite

envoyé le photon 2 à travers le dispositif, tout en créant une nouvelle paire de photons intriqués

 « 3-4 » (étape III).

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