Physique – 03 février 2025 – Par Mike McRae
Un paradoxe au cœur de la physique quantique a été testé d’une manière extraordinaire, repoussant les limites de l’intuition humaine jusqu’à leur point de rupture en mesurant une impulsion lumineuse dans 37 dimensions.
Dirigée par des scientifiques de l’Université des sciences et technologies de Chine, une équipe de chercheurs a développé une méthode pour tester un type de paradoxe de Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) selon des critères stricts, en utilisant un processeur photonique basé sur la fibre optique.
Leurs résultats clarifient le fonctionnement fondamental des bizarreries quantiques, avec des implications potentielles pour les futures applications en technologie quantique. Sans oublier qu’ils réaffirment à quel point nos cerveaux sont peu adaptés à comprendre le manuel d’instruction du moteur de notre Univers.
Le Réalisme Local : Une Logique Mise à Mal
Si vous voulez savoir s’il y a du courrier dans votre boîte aux lettres, il vous suffit de sortir et de regarder. Avec cette simple observation, vous pouvez en déduire que le service postal est passé et qu’il a glissé une carte d’anniversaire en retard de Tante Judy dans la fente. Merci, Tante Judy !
Ce système intuitif repose sur ce que l’on appelle le réalisme local. Vous pouvez imaginer une chaîne d’événements reliant Tante Judy à vous : d’abord sa table de cuisine, puis le bureau de poste, et enfin votre adresse.
Mais voilà, les scientifiques sont venus compliquer les choses avec la physique quantique. Ils ont découvert que la machine qui fait tourner la réalité fonctionne selon des règles qui défient la logique habituelle. L’un des aspects les plus étranges de cette physique contredit justement le réalisme local.
Ainsi, avant d’ouvrir la boîte aux lettres, l’Univers ne s’est même pas encore décidé : y a-t-il une carte à l’intérieur ? Le service postal est-il passé ? Tante Judy a-t-elle seulement pensé à votre anniversaire ?
Les physiciens désignent ces objets et événements indéterminés comme des contextes, et leur relation entre eux comme un enchevêtrement. La seule manière de savoir si Tante Judy a envoyé une carte est de regarder dans la boîte aux lettres. Avant cela, pour la réalité, tout reste incertain.
Un Paradoxe Qui Défie la Raison
Jusqu’ici, cela peut sembler compréhensible, mais le paradoxe GHZ pousse cette absurdité à l’extrême en prédisant des résultats qui contredisent le réalisme local – comme si la carte de Tante Judy apparaissait soudainement dans votre boîte aux lettres sans que le service postal n’ait jamais existé.
Jusqu’où peut aller cette absurdité ? Pour le découvrir, les chercheurs ont cherché le cas le plus extrême de non-localité en utilisant seulement trois contextes.
Ils ont remplacé la carte de Tante Judy par un flux cohérent de photons, et le service postal par un système de fibre optique équipé d’outils de mesure d’interférences. En analysant les corrélations observées, ils ont démontré qu’avec seulement trois contextes, nos attentes en matière de réalisme local pouvaient être jetées aux oubliettes.
Mais pour comprendre ce phénomène, il faut ajouter quelques dimensions de plus à nos repères habituels : en avant et en arrière, de haut en bas, de gauche à droite… et encore 33 dimensions supplémentaires.
L’équipe a conçu un ensemble de relations entre les trois contextes, résolubles avec 37 états, chacun représentant une dimension spatiale distincte.
Implications et Questions Philosophiques
Ce travail soulève des questions profondes :
- Pourquoi percevons-nous la réalité en termes classiques alors qu’elle pourrait exister dans de nombreuses dimensions ?
- Ces dimensions supplémentaires ont-elles une signification physique réelle ?
- Et pourquoi Tante Judy a-t-elle oublié votre anniversaire ?
Pour l’instant, le fait que trois contextes quantiques suffisent à créer un paradoxe de type GHZ ouvre la voie à des explorations plus profondes des fondations de la réalité. Cela pourrait également aider à établir de nouvelles limites dans le développement de circuits quantiques plus rapides et robustes.
Cette recherche a été publiée dans Science Advances.
Toledo: C’est quoi un paradoxe de Greenberger-Horne-Zeilinger
Le paradoxe de Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) est une démonstration extrême des phénomènes d’intrication quantique, qui met en évidence l’incompatibilité entre la mécanique quantique et le réalisme local. Il a été formulé en 1989 par trois physiciens : Daniel Greenberger, Michael Horne et Anton Zeilinger.
🔬 Pourquoi est-ce un paradoxe ?
Contrairement aux inégalités de Bell, qui montrent une violation statistique du réalisme local, le paradoxe GHZ fournit un résultat encore plus fort : une contradiction logique immédiate, sans avoir besoin de statistiques.
En d’autres termes, il montre qu’il existe des expériences où la mécanique quantique prédit un résultat impossible à expliquer avec une vision classique du monde, où chaque particule aurait des propriétés bien définies indépendamment de la mesure.
🧩 Comment fonctionne le paradoxe GHZ ?
Il repose sur trois (ou plus) particules intriquées dans un état particulier appelé état GHZ. Ces particules sont préparées de manière à ce que, lorsqu’on mesure certaines propriétés (comme leur polarisation ou leur spin) dans des directions spécifiques, les résultats sont toujours parfaitement corrélés, d’une manière que le réalisme local ne peut pas expliquer.
📌 Explication simplifiée :
- Dans un monde classique, chaque particule aurait une valeur définie pour sa mesure avant d’être observée.
- Mais dans l’expérience GHZ, les résultats des mesures dépendent mystérieusement des autres mesures, comme si les particules « savaient » instantanément ce qui arrive aux autres.
- Si on essaie d’expliquer cela par des « variables cachées » (des informations internes que chaque particule transporterait), on tombe sur une contradiction logique, ce qui prouve que la mécanique quantique ne peut pas être expliquée par le réalisme local.
🚀 Pourquoi est-ce important ?
✅ Défie le bon sens : Ce paradoxe prouve que l’Univers ne fonctionne pas selon une vision intuitive où les objets ont des propriétés bien définies avant d’être mesurés.
✅ Applications en informatique quantique : L’intrication GHZ est cruciale pour la téléportation quantique, le calcul quantique et la cryptographie quantique.
✅ Implications philosophiques : Il remet en cause notre compréhension de la réalité et du lien entre l’observateur et le monde physique.
En résumé, le paradoxe GHZ est une démonstration forte que la réalité quantique est fondamentalement non-locale, ce qui signifie que l’Univers fonctionne d’une manière totalement différente de ce que nous imaginons au quotidien.
Et alors ?
Il n’y a aucun rapport avec les OVNIS.
De plus, il faut être honnête: La portée et les résultats de cette étude ne sont pas compréhensibles par le commun des mortels, et ses conclusions ne sont pas non plus transposable dans la réalité de notre univers observables.
Au final cela ne sert à rien.
Sauf que…Cela nous rappelle surtout que nous devons garder une certaine humilité, et que nous n’avons pas compris grand chose du fonctionnement de l’univers, malgré le fait de nos avancées théoriques.
Au final, tout cela est bien logique: L’univers a au moins 15 milliards d’années, l’homme « moderne » environ 200 000 ans, et les mathématiques modernes ont tout juste 200 ans.
Notre Histoire reste encore à écrire.