Au cours des années 1930, le vénérable physicien théoricien Albert Einstein est revenu dans le domaine de la mécanique quantique, que ses théories de la relativité ont contribué à créer. Espérant développer une théorie plus complète sur le comportement des particules, Einstein a plutôt été horrifié par la perspective de l'intrication quantique - quelque chose qu'il a décrit comme «une action effrayante à distance».
Malgré les craintes d'Einstein, l'intrication quantique est devenue une partie acceptée de la mécanique quantique. Et maintenant, pour la première fois, une équipe de physiciens de l'Université de Glasgow a pris une image d'une forme d'enchevêtrement quantique (alias enchevêtrement de Bell) au travail. Ce faisant, ils ont réussi à capturer la première preuve visuelle d'un phénomène qui a même dérouté Einstein lui-même.
Le document décrivant leurs résultats, intitulé «Imaging Bell-type nonlocal behavior», a récemment paru dans la revue Avancées scientifiques. L'étude a été dirigée par le Dr Paul-Antoine Moreau, boursier Leverhulme Early Career Fellow à l'Université de Glasgow, et a inclus plusieurs chercheurs de l'École de physique et d'astronomie de Glasgow.
L'intrication quantique décrit le phénomène où deux particules qui interagissent l'une avec l'autre peuvent rester connectées, partageant instantanément leurs états physiques, quelle que soit leur distance. Cette connexion est au cœur de la mécanique quantique, même si elle viole le concept de réalisme local et de nombreux éléments de la relativité restreinte.
En 1964, Sir John Bell a développé les travaux des théoriciens précédents en formalisant le concept d'interaction non locale et en décrivant une forme forte d'intrication. Cela serait connu sous le nom d'enchevêtrement de Bell, un concept qui est exploité pour de multiples applications scientifiques - comme l'informatique quantique et la cryptographie.
Et pourtant, jusqu'à présent, il n'a jamais été capturé dans une seule image. Comme l'a dit le Dr Moreau dans un communiqué de presse de l'Université de Glasgow:
«L'image que nous avons réussi à capturer est une élégante démonstration d'une propriété fondamentale de la nature, vue pour la toute première fois sous la forme d'une image. C'est un résultat passionnant qui pourrait être utilisé pour faire avancer le domaine émergent de l'informatique quantique et conduire à de nouveaux types d'imagerie. "
Pour les besoins de leur étude, l'équipe de recherche a conçu un système dans lequel un flux de photos enchevêtrées est tiré à partir d'une source de lumière quantique. Ce flux passe ensuite à travers une série d '«objets non conventionnels», qui fait référence à des matériaux à cristaux liquides qui changent la phase des photons lors de leur passage.
La configuration comprenait également une caméra super sensible capable de détecter des photons uniques et d'en capturer des images. Cependant, l'appareil photo a été programmé pour prendre des photos uniquement s'il a aperçu à la fois un photon et son jumeau enchevêtré. Ce faisant, l'expérience a effectivement créé un enregistrement visible de l'intrication de deux photons.
Les résultats de cette étude ouvrent la porte à un tout nouveau monde de techniques d'imagerie quantique qui tirent parti des enchevêtrements de Bell. Il a également des implications dans le domaine de l'information quantique (c'est-à-dire l'informatique quantique et la cryptologie)
