Voici un fait surprenant en physique : il existe des lois qui régissent les particules infinitésimales à l’intérieur des atomes, et ces lois sont étranges. Étranges au point que même Einstein qualifiait ce phénomène d’« action fantomatique à distance ». Nous parlons de l’intrication quantique — le phénomène par lequel deux particules deviennent si profondément liées que ce qui arrive à l’une affecte instantanément l’autre, quelle que soit la distance qui les sépare.
Je me souviens de la première fois que j’ai appris cela à l’université : mon cerveau a tout simplement court-circuité. Comment deux particules aux extrémités opposées de l’univers peuvent-elles être liées ? N’est-ce pas supposé être impossible ?
Einstein pensait la même chose. Il n’était pas un adepte de cette idée. Il croyait que chaque particule devait avoir sa propre réalité indépendante, et l’intrication semblait violer cette notion de bon sens. Mais voici le fait : des décennies d’expériences ont prouvé qu’Einstein avait tort. L’intrication est réelle, elle est étrange, et elle pourrait bien être le fondement de la prochaine révolution technologique.
Pourquoi c’est plus important que vous ne le pensez
L’intrication n’est pas qu’une simple curiosité de la physique. Elle constitue l’ossature des technologies émergentes qui pourraient transformer tout, depuis les communications sécurisées jusqu’à une puissance de calcul qui ferait passer les supercalculateurs actuels pour de simples calculatrices.
Le problème, c’est que utiliser concrètement l’intrication dans des dispositifs réels s’est avéré extrêmement délicat. Il est une chose de prouver en laboratoire que des particules sont intriquées ; c’en est une autre de créer, manipuler et identifier de manière fiable des états intriqués spécifiques pour des applications pratiques.
Ces 25 dernières années, les scientifiques ont disposé d’une méthode solide pour identifier un type d’état intriqué (appelé état GHZ), mais un autre type crucial — l’état W — est resté obstinément difficile à cerner. C’est comme avoir un outil fiable pour un type de serrure, mais rien pour un autre tout aussi important.
Jusqu’à maintenant.
Le moment « Aha ! » : exploiter la symétrie
C’est là que la nouvelle recherche devient véritablement passionnante. Des chercheurs de l’Université de Kyoto et de l’Université de Hiroshima ont trouvé une astuce ingénieuse pour identifier les états W en exploitant ce que l’on appelle la symétrie de décalage cyclique.
Laissez-moi vous expliquer ce que cela signifie en termes non mathématiques.
Imaginez que vous ayez trois photons (particules de lumière) intriqués dans un état W. Imaginez maintenant que vous puissiez décaler leur arrangement selon un cycle répétitif — comme faire tourner des sièges autour d’une table ronde — et que le motif sous-jacent reste reconnaissable. C’est cette symétrie que les chercheurs ont utilisée comme ancrage.
En exploitant cette propriété, ils ont conçu un circuit quantique capable, en quelque sorte, de « regarder » un état intriqué et de déterminer de quoi il s’agit en une seule mesure, plutôt que de nécessiter l’approche traditionnelle qui consiste à collecter d’énormes quantités de données puis à reconstruire l’état par calcul.
La différence est comparable à celle entre résoudre un puzzle par essais et erreurs et recevoir la réponse de quelqu’un qui vous explique comment il la connaît. L’approche en une seule mesure est considérablement plus efficace.
Ce que cela implique pour l’avenir
C’est ici que mon geek intérieur s’enthousiasme vraiment.
Cette percée fait progresser directement la téléportation quantique — qui, malgré son nom, n’implique pas de téléporter de la matière n’importe où (désolé, fans de Star Trek). Il s’agit plutôt de transférer de l’information quantique d’un lieu à un autre en utilisant l’intrication. C’est essentiellement la version de l’Internet quantique de l’envoi d’un message.
La nouvelle technique de mesure pourrait également accélérer le développement de :
- Réseaux de communication quantique théoriquement inviolables
- Approches d’informatique quantique à base de mesures, potentiellement plus simples à mettre en œuvre
- Systèmes multi-photons pour des processeurs quantiques plus puissants
L’équipe de chercheurs prévoit déjà de passer à l’échelle au-delà de leur démonstration à trois photons. S