L'intrication quantique est bien plus costaud qu'on ne le pensait

Il y a des moments où la science nous rappelle à quel point l'univers est bizarre. Je suis exactement dans ce mood en ce moment.

Des physiciens de l'Université d'Oxford, en collaboration avec le Grand Collisionneur de Hadrons du CERN (ce gigantesque anneau souterrain en Suisse où on fait s'entrechoquer des particules à des vitesses folles), viennent de prouver quelque chose d'incroyable : l'intrication quantique peut non seulement survivre, mais s'épanouir dans des conditions parmi les plus extrêmes qu'on puisse imaginer.

Pas juste survivre. Prospérer.

De quoi on parle exactement ?

Laissez-moi vous expliquer sans vous assommer avec des équations. Imaginez deux particules qui ont été créées ensemble ou qui ont interagi à un moment donné. Une fois intriquées, elles restent liées d'une façon très étrange — peu importe la distance qui les sépare.

Le plus dingue ? Si vous mesurez une particule, vous connaissez instantanément quelque chose sur sa jumelle. Elles continuent de "discuter" entre elles, peu importe où elles se trouvent. Elles pourraient être aux antipodes de l'univers, ce lien tiendrait toujours.

Einstein n'aimait pas ça du tout. Il était convaincu qu'il fallait une variable cachée, une explication plus profonde. Il a qualifié ce phénomène d'"action fantôme à distance" et a passé des années à essayer de le prouver faux.

Il avait tort. (Sur ce point précis, hein. Le bonhomme restait un génie.)

Les poids lourds du monde quantique

Ce qui rend cette recherche aussi passionnante, c'est le contexte.

Les scientifiques connaissent l'intrication depuis des décennies. On l'a observée dans pas mal de systèmes — photons, électrons, ions piégés, même les quarks top. Mais ce sont tous des systèmes quantiques plutôt "calmes", qu'on peut étudier minutieusement en laboratoire.

L'équipe d'Oxford voulait aller plus loin. La question : est-ce que l'intrication peut survivre dans le chaos absolu d'un collisionneur de particules ?

Concrètement, ils ont étudié des bosons Z. Ces particules :

• Sont sacrément lourdes (pour des particules subatomiques)
• Existent pendant une fraction de seconde à peine avant de se désintégrer
• Naissent de la désintégration des bosons de Higgs
• Se forment quand des protons se rentrent dedans à 99,99% de la vitesse de la lumière avec des énergies colossales

On parle donc de particules créées dans certaines des collisions les plus violentes jamais produites par l'humanité.

La magie quantique retrouvée dans les débris

Voici le côté malin de l'expérience. Les bosons Z disparaissent quasi instantanément, mais ils laissent des traces. Quand un boson Z se désintègre, il produit des électrons ou des muons (des cousins plus lourds des électrons). Le détecteur ATLAS du LHC peut mesurer ces produits de désintégration avec une précision redoutable.

En analysant les angles d'émergence de ces particules, les chercheurs ont pu reconstruire les spins des bosons Z d'origine. Et là, bingo : les corrélations étaient bien là — cette empreinte quantique caractéristique de l'intrication.

Autrement dit : l'action fantôme était bel et bien vivante et vigoureuse, même dans cet environnement d'énergie et de chaos extrême.

Le professeur Alan Barr d'Oxford, qui a contribué à la construction du LHC et milite pour l'utiliser dans des expériences de physique quantique, l'a formulé magnifiquement :

"La retrouver intacte parmi des particules aussi lourdes et éphémères que les bosons Z, créés dans certaines des collisions les plus violentes qu'on puisse produire sur Terre, démontre à quel point cet effet quantique est fondamental et robuste."

Pourquoi ça compte (outre le fait que c'est classe)

Vous vous demandez peut-être : "Super, mais concrètement, ça m'apporte quoi ?"

Question légitime. Voici pourquoi c'est important :

1. La mécanique quantique fonctionne partout. On n'observe pas seulement l'intrication dans des conditions de laboratoire parfaitement contrôlées. Les mêmes règles qui pourraient un jour alimenter des ordinateurs quantiques sont à l'œuvre dans les environnements les plus extrêmes que la nature puisse offrir.

2. Un pont entre deux mondes. Cette recherche s'inscrit dans un effort plus large pour rapprocher la science de l'information quantique — le domaine derrière l'informatique quantique — de la physique des particules à haute énergie. Les chercheurs appliquent des concepts développés pour les systèmes quantiques aux immenses volumes de données produits par les collisionneurs, espérant y dénicher des motifs qui ne rentrent pas dans nos modèles actuels.

3. Ça pourrait ouvrir la voie à une nouvelle physique. Ces techniques pourraient un jour détecter des effets subtils qui trahiraient une physique au-delà de ce qu'on connaît — voire des indices sur la nature profonde de la réalité.

L'univers, semble-t-il, est bien plus interconnecté qu'on ne l'imaginait.

En résumé

Ce que j'aime dans cette recherche, c'est qu'elle nous rappelle à quel point le monde quantique est étrange et magnifique. On a tendance à imaginer la mécanique quantique comme quelque chose de fragile, qui ne se produit que dans de minuscules expériences de labo — facilement perturbé, facilement perdu.

Mais ce n'est pas ce que montre cette étude.

L'intrication quantique n'est pas une chose délicate. Ce n'est pas une curiosité de laboratoire. Elle est tissée dans le tissu même de la réalité, persistant même quand les particules sont créées dans des conditions qui désintégreraient à peu près tout le reste.

Les mêmes "règles étranges de la mécanique quantique" qui pourraient un jour nous donner des ordinateurs d'une puissance inimaginable sont à l'œuvre partout dans la nature — peut-être même de façons qu'on n'a pas encore commencé à imaginer.

Et perso, je trouve ça plutôt rassurant.