Mécanique quantique : une faille éliminée dans l - Futura

Actualité>Mécaniquequantique:unefailleéliminéedansl'expérienced'Aspect Futura-Sciences
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quantique-faille-eliminee-experience-aspect-47262/
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Mécaniquequantique:unefailleéliminéedansl'expérience
d'Aspect
Onaffirme généralementque l’expérienced’AlainAspect,etd’autressimilairesdestinées à testerla
mécanique quantique avec les inégalités de Bell, ont réfuté les modèles déterministes locaux
proposéspourlaremplacer,cequin'estpasvraiàstrictementparler.L’unedesvoiesouvertespour
contester ces expériences vient cependant d’être fermée grâce à un détecteur de
photonsparticulièrementefficace.Lamécaniquequantiqueensortrenforcée.
NielsBohretAlbertEinsteinétaientendésaccordsurlestatutdelamécaniquequantique
qu'AlbertEinsteinpensaitêtrenonfausse,maissimplementunedescriptioneffectivedeladualité
onde-corpuscule.AvecleparadoxeEPR,ilavaittentédemontrerquelesidéesdeBohr
conduisaientàadmettredessignauxplusrapidesquelalumière,encontradictionaveclathéorie
delarelativité.©Ehrenfest,Wikipédia
AlbertEinstein n’a jamais été satisfait de l’interprétation orthodoxe de lamécanique quantique avancée par Bohr,
Heisenberg, Dirac et Born. Pourtant, il était très bien placé pour comprendre la mécanique quantique puisque ses
travauxontétéàl’originedeceuxd’Heisenberg,deBroglieetSchrödinger.Onsimplifiesouventsapositionendisant
qu’ilétaitincapabled’accepterl’apparitiondesprobabilitésenphysiquequantiqueetqu’ilnevoulaitpasrenoncerau
déterminisme.
Le26/06/2013à09:25-Par
LaurentSacco,Futura-Sciences

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En fait,Einstein a été le premier à introduire le calcul des probabilités en mécanique quantique avec sa théorie des
transitionsdansl’atomedeBohr.C’estcettethéoriequ’Heisenbergvaprendrepourbasepourdécouvrirsamécanique
matricielle. Einstein n’était donc pas foncièrement opposé à l’usage des probabilités en physique quantique, mais
commeill’afaitremarquerdansunelettreàPauliparaphrasantCatonl’Ancien: «Je nedispas probabilitatem esse
delendam ,mais probabilitatemessededucendam ,cequiesttrèsdifférent» .
Degaucheàdroite,lesauteursdufameuxparadoxeEPR,AlbertEinstein,BorisPodolskyetNathan
Rosen.L'articlequ'ilsontpubliéensembleen1935arévélélephénomènedel'intricationquantique.
©DP
LeparadoxeEPRetlesinégalitésdeBell
PourEinstein,lesvraiesloisdelaphysiquequantiquedevaientpermettredecomprendrepourquoil’utilisationducalcul
desprobabilitéspourcomprendrelesorbitalesatomiquesétaitunenécessité.Ilétaitsansdouteaussiprofondément
insatisfaitduconflitentrelesconceptionsdel’espaceetdutempsselonlamécaniquequantiqueetselonsathéoriede
larelativitégénérale.Anticipantsansdoutelesproblèmesquel’onallaitrencontrerententantdeconstruireunethéorie
quantiquedelagravitation,ilrefusaitdoncdecroirequeleséquationsdécouvertesparHeisenberg,Born,Schrödinger
etDiracreprésentaientlasolutiondéfinitiveàl’énigmedesquantadelumière.
C’estsansdouteenraisondetoutessesconsidérationsqu’EinsteinaétéconduitàdécouvrirlefameuxparadoxeEPR.
Pourlui, ce phénomène,que l’on sait profondément liéà la notion d’intricationquantique, devait signifier qu’il devait
probablementexisterdesvariablescachéesqui,siellesétaientconnues,nonseulementpermettraientdedonnerune
meilleuresolution,pluscomplète,àl’énigmequantique,maisaussirestaureraitundéterminismefondamental.

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Danslesannées1960,lephysicienJohnBell,icidanssonbureauduCern,adécouvertqu'untest
permettaitdedépartagerEinsteinetBohrdanslecasdecertainesalternativesàlathéorie
quantiqueorthodoxe.Àl'époque,latechnologienepouvaitpasencoresuivre,maisdanslesannées
1970,toutachangé.En1982,AlainAspectetsescollèguespurentréaliseruneexpérienceimportante
faisantpencherlourdementlabalanceenfaveurdeBohr.©Cern
OnsaitquelesinégalitésdeBell,etsurtoutl’expérienced’AlainAspectquiapermisdelestester,ontrenforcélepoint
devuedel’écoledeCopenhague.Lesnombreuxarticlesconsacrésàdesexpériencessurl’effetEPR,menéesparfois
afindetesterd’unenouvellefaçonlesinégalitésdeBell,répètentadnauseamquecesexpériencesdonnentraisonà
Bohr et tort à Einstein dans la mesure où elles excluent les théories à variables cachées dites locales. En fait, à
rigoureusementparler,celaestfaux,etpersonnen’enajamaisfaitmystèredanslacommunautéscientifique,même
sicelan’estpastrèsbienconnudupubliccultivé.
Lestroispointsfaiblesdestestsavecphotonsintriqués
En effet, les expériences menées avec des paires dephotonsintriqués possèdent trois points faibles.Une réfutation
imparabledesthéorieslocalessupposeraituneexpériencenecomportantaucundecespointsfaibles.Onchercheàen
réaliserunedepuislongtemps,maissanssuccèspourlemoment.Leschercheursontpuremédieràaumoinsl’undes
pointsfaibles,celuiquiexigequelesexpériencessoientfaitesavecdesdétecteursquinepeuventêtreconnectésplus
rapidementquelalumièrependantquel’oneffectuedesmesuressurdespairesdeparticulesintriquées.AlainAspect
avait déjà résolu ce problème en 1982 avec ses collègues. Un autre de ces points faibles est plus délicat, puisqu’il
postuleunecertainelibertédanslechoixdesmesuresàfaireparunobservateur.Maislàaussi,onpeutréaliserdes
expériences,commecelled’AntonZeilingeretsescollèguesen2010.
Le problème le plus facile à comprendre, mais qui s’est révélé peut-être le plus difficile à résoudre, est celui de
l’efficacitédeladétectiondesparticulesintriquées.Eneffet,notammentdanslecasdesexpériencesaveclesphotons,
quelquesdizainesdepourcentdeceuxcréeslorsdecesexpériencessontdétectés.Onestdonccontraintdepostuler
malgrétoutquel’échantillonnageestsuffisammentimportantpourconduireàdesconclusionssolides.Celarevientà
postulerqu’unsondageréaliséavec unnombre restreint depersonnesestfinalementfiable pourprévoirl’issue une
élection avec peu de chances de se tromper. Un opposant à l’interprétation orthodoxe de lamécanique quantique
pouvait jusqu’àprésentsoutenir(bien quecesoit unpeutiréparlescheveux) quetous lestestsavec des photons
réalisésjusqu’icin’étaientpasconcluantsenraisondeceproblèmed’échantillonnage.

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L'expériencequiapermisauxphysiciensd'éliminerl’undesdéfautsdestestsdesinégalitésdeBell.
Elleaétémenéeparuneéquipeinternationaledechercheursaméricainseteuropéens.©IQOQI
Wien,JacquelineGodany,2012
Problèmed'échantillonnagerésolu
Une telle contestation est désormais impossible, comme l’a montré dernièrement un article publié dans Nature  par
Zeilinger et ses collègues.Les chercheursontutilisédesdétecteurs de photons très efficaces.Il s’agit de systèmes
supraconducteursrefroidisàtrèsbassetempérature(100mK),quel’onappelledes transition-edgesensors (TES).Ils
permettentdedétecter98%desphotonsintriquésdansuneexpériencedetestdesinégalitésdeBell.Lephénomène
de l’intrication quantique est alors confirmé avec un écart aux prédictions des théories déterministes locales faisant
intervenir 70 sigmas, comme on le dit dans le jargon des physiciens. Rappelons qu’en physique, on accepte une
découvertequandonobtientunemesureavecaumoins5sigmas,commecefutlecasaveclebosondeHiggs.
Nous sommes donc en présence d’un test extrêmement solide. Mais il faut garder à l’esprit, comme on le faisait
remarquerprécédemment,quelestroisvoiesrestantespourcontournerlestestsportantsurlesinégalitésdeBellsont
encoreàfermersimultanémentauseind’uneseuleexpérience.