Dérouté par l’intrication quantique ? L’intrication temporelle est bien pire

Nous avons vraiment du mal à comprendre le concept de l’intrication quantique, car elle est totalement contre-intuitive par rapport aux concepts que nous voyons dans la vie quotidienne. Et alors qu’on avait un mal de chien à comprendre l’intrication quantique sur des distances, le concept de l’intrication temporelle, est encore plus contre-intuitif.


Nous avons vraiment du mal à comprendre le concept de l'intrication quantique, car elle est totalement contre-intuitive par rapport aux concepts que nous voyons dans la vie quotidienne. Et alors qu'on avait un mal de chien à comprendre l'intrication quantique sur des distances, le concept de l'intrication temporelle, est encore plus contre-intuitif.

À l’été 1935, les physiciens Albert Einstein et Erwin Schrödinger se sont engagés dans une correspondance riche, multiforme et parfois frénétique sur les implications de la nouvelle théorie de la mécanique quantique. Le point central de leur inquiétude était ce que Schrödinger a plus tard appelé l’intrication. L’intrication quantique est l’incapacité de décrire 2 systèmes ou particules quantiques de manière indépendante après qu’ils aient interagi.

L’aspect contre-intuitif de l’intrication quantique

Jusqu’à sa mort, Einstein restait convaincu que l’intrication quantique démontrait que la mécanique quantique était incomplète. Schrödinger pensait que l’intrication était la caractéristique déterminante de la nouvelle physique, mais cela ne signifiait pas qu’il l’acceptait à la légère. Je sais bien sûr comment fonctionne cette astuce sur le plan mathématique écrit-il à Einstein le 13 juillet 1935. Mais je n’aime pas cette théorie. Le célèbre chat de Schrödinger, suspendu entre la vie et la mort, est apparu dans ces lettres et il était le sous-produit de la lutte pour articuler ce qui dérangeait ces deux génies scientifiques.

Le problème est que l’intrication viole la façon dont le monde devrait fonctionner. L’information ne peut pas voyager plus vite que la vitesse de la lumière. Mais dans un papier de 1935, Einstein et ses co-auteurs ont montré comment l’intrication quantique mène à ce qu’on appelle désormais la non-localité quantique qui est le lien étrange qui semble exister entre les particules intriquées.1 Si 2 systèmes quantiques se rencontrent puis se séparent, même sur une distance de milliers d’années-lumière, alors il devient impossible de mesurer les caractéristiques d’un système (comme sa position, son momentum et sa polarité) sans contrôler instantanément l’autre dans un état correspondant.

L’intrication quantique existe également dans le temps

Jusqu’à présent, la plupart des expériences ont testé l’intrication quantique sur des distances spatiales. L’hypothèse est que la partie non locale de la non-localité quantique fait référence à l’intrication de propriétés à travers l’espace. Mais que se passe -t-il si l’intrication se produit également dans le temps ? Existe-t-il une non-localité temporelle ? 2

La réponse, en fin de compte, est oui. Juste au moment où vous pensiez que la mécanique quantique ne pourrait pas être plus bizarre, une équipe de physiciens de l’Université hébraïque de Jérusalem a rapporté en 2013 qu’ils avaient réussi à intriquer des photons qui ne coexistaient jamais.3 Des expériences précédentes, impliquant une technique appelée échange d’intrication, avaient déjà montré des corrélations quantiques dans le temps en retardant la mesure de l’une des particules intriquées coexistantes, mais Eli Megidish et ses collaborateurs ont été les premiers à montrer l’intrication quantique entre photons dont les durées de vie ne se chevauchaient pas du tout.

L’expérience de l’intrication temporelle

Voici comment ils ont fait. En premier lieu, ils ont créé une paire de photons intriqués, ‘1-2’ (étape I dans le diagramme ci-dessous). Peu de temps après, ils ont mesuré la polarisation du photon 1 (une propriété décrivant la direction de l’oscillation de la lumière) en la détruisant (étape II). Le photon 2 a été envoyé alors qu’une nouvelle paire intriquée, ‘3-4’ a été créée (étape III). Le photon 3 a ensuite été mesuré avec le photon itinérant 2 de telle sorte que la relation d’intrication ait été permutée par rapport aux anciennes paires (1-2 et 3-4) sur le nouveau combo 2-3 (étape IV). Ensuite (étape V), la polarisation du seul survivant, le photon 4, est mesurée et les résultats sont comparés à ceux du photon 1 mort depuis longtemps (retour à l’étape II).

- Le diagramme de la ligne de temps (I) - Naissance des photons 1 et 2 (II) - Détection du photon 1 (III) - Naissance des photons 3 et 4 (IV) - Projection de Bell des photons 2 et 3 (V) - Détection du photon 4

– Le diagramme de la ligne de temps (I)
– Naissance des photons 1 et 2 (II)
– Détection du photon 1 (III)
– Naissance des photons 3 et 4 (IV)
– Projection de Bell des photons 2 et 3 (V)
– Détection du photon 4

L’existence confirmée de l’intrication temporelle

Le résultat ? Les données ont révélé l’existence de corrélations quantiques entre les photons temporellement non locaux 1 et 4. Autrement dit, l’intrication peut se produire dans 2 systèmes quantiques qui n’ont jamais coexisté.

Qu’est-ce que cela signifie ? En fait, c’est aussi étrange que de dire que la polarité de la lumière des étoiles dans un passé très lointain, par exemple 9 milliards d’années, a influencé la polarité des étoiles que vous voyez cet hiver. Encore plus bizarre. Car cela implique peut-être que les mesures effectuées par votre oeil, à la lumière des étoiles qui arrive dans votre télescope cet hiver, ont contrôlé la polarité des photons datant de plus de 9 milliards d’années.

Pour que ce scénario ne vous fasse pas tomber par terre, Megidish et ses collègues ne peuvent pas résister à la spéculation sur des interprétations possibles et plutôt fantasmagoriques de leurs résultats. Peut-être que la mesure de la polarisation du photon 1 à l’étape II oriente la polarisation future de 4 ou la mesure de la polarisation du photon 4 à l’étape V réécrit l’état de polarisation passé du photon 1. Dans les 2 sens, les corrélations quantiques se produisent entre la mort d’un photon et la naissance de l’autre.

La relativité restreinte à la rescousse

Mais un soupçon de relativité einsteinienne permet à l’étrangeté de descendre d’un étage. En développant sa théorie de la relativité restreinte, Einstein déposa le concept de simultanéité de son piédestal newtonien. En conséquence, la simultanéité est passée d’une propriété absolue à une propriété relative. Il n’y a pas de temps unique pour l’Univers. Plus précisément, quand quelque chose se produit dépend de votre emplacement précis par rapport à ce que vous observez connu comme votre cadre de référence. Ainsi, la clé, pour éviter un comportement causal étrange (diriger le futur ou réécrire le passé) dans les cas de séparation temporelle, est d’accepter que les événements d’appel simultanés aient peu d’influence métaphysique. Il s’agit seulement d’une propriété spécifique à un cadre, un choix parmi de nombreuses alternatives, mais tout aussi viable. Une question de convention.

Mais revenons à la non-localité quantique spatiale et temporelle. Les mystères concernant les paires de particules intriquées constituent des désaccords sur leur classement et c’est provoqué par la relativité. Einstein a montré qu’aucune séquence d’événements ne peut être privilégiée métaphysiquement, c’est-à-dire qu’elle ne peut pas être considérée comme étant plus réelle par rapport à une autre. Ce n’est qu’en acceptant cette idée que l’on peut progresser sur de telles énigmes quantiques.

L’importance du cadre de référence

Les divers cadres de référence de l’expérience de l’Université hébraïque (le cadre du laboratoire, le cadre du photon 1, le cadre du photon 4, etc.) ont leurs propres “historiens”. Même si ces historiens ne sont pas d’accord sur la façon dont les choses se sont déroulées, aucun d’entre eux ne peut revendiquer qu’il a plus raison que les autres. Une séquence différente d’événements se déroule à l’intérieur de chacun selon ce point de vue spatio-temporel. Il est donc clair que toute tentative d’assigner des propriétés spécifiques à un cadre en général ou de lier des propriétés générales à une image particulière provoquera des conflits entre les historiens. Mais même s’il pouvait y avoir un désaccord légitime quant aux propriétés qui devraient être assignées à quelles particules et quand, il ne devrait pas y avoir de désaccord sur l’existence même de ces propriétés, particules et événements.

Ces résultats provoquent encore un autre gouffre entre nos intuitions classiques bien-aimées et les réalités empiriques de la mécanique quantique. Comme ce fut le cas pour Schrödinger et ses contemporains, le progrès scientifique va impliquer l’étude des limites de certaines conceptions métaphysiques. Le chat de Schrödinger, à moitié vivant et à moitié mort, a été créé pour illustrer comment l’intrication des systèmes conduit à des phénomènes macroscopiques qui défient notre compréhension habituelle des relations entre les objets et leurs propriétés. Un organisme tel qu’un chat est mort ou vivant. Et par conséquent, un état intermédiaire est impossible.

La nature de l’intrication quantique deviendra encore plus contre-intuitive

La plupart des récits philosophiques contemporains de la relation entre les objets et leurs propriétés embrassent l’intrication uniquement du point de vue de la non-localité spatiale. Mais il reste encore beaucoup à faire pour incorporer la non-localité temporelle, non seulement dans les discussions sur la propriété des objets, mais aussi dans les débats sur la composition matérielle (comme la relation entre une masse d’argile et la statue). Par exemple, comment une main est liée à un membre ou un membre à une personne ? L’énigme de la manière dont les parties correspondent à un ensemble global présuppose des limites spatiales claires parmi les composants sous-jacents, mais la non-localité spatiale met en garde contre ce point de vue.4 La non-localité temporelle complique encore cette image. Comment décrire une entité dont les parties constituantes ne coexistent même pas ?

La tentative de comprendre la nature de l’intrication quantique est inconfortable. Il n’est pas clair quelle métaphysique substantielle pourrait émerger de l’examen minutieux de nouvelles recherches fascinantes par des gens comme Megidish et d’autres physiciens. Dans une lettre à Einstein, Schrödinger note ironiquement (et déploie une étrange métaphore) : On a le sentiment que ce sont précisément les énoncés les plus importants de la nouvelle théorie qu’on devra insérer dans nos chaussures actuelles (nos cadres mentaux). Nous ne pouvons pas nous permettre d’ignorer la non-localité spatiale ou temporelle dans la métaphysique future, que les bottes soient adaptées ou non, mais nous devrons quand même les porter.Aeon counter – do not remove

Traduction d’un article sur Aeon par Elise Crull, professeure adjointe de philosophie des sciences et d’histoire au City College of New York.

Sources

1.
Einstein A, Podolsky B, Rosen N. Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? P. 1935;47(10):777-780. doi:10.1103/physrev.47.777
2.
Can retrocausality solve the puzzle of action-at-a-distance? – Huw Price & Ken Wharton | Aeon Essays. Aeon. https://aeon.co/essays/can-retrocausality-solve-the-puzzle-of-action-at-a-distance. Published February 6, 2018. Accessed February 6, 2018.
3.
Megidish E, Halevy A, Shacham T, Dvir T, Dovrat L, Eisenberg HS. Entanglement Swapping between Photons that have Never Coexisted. P. 2013;110(21). doi:10.1103/physrevlett.110.210403
4.
Is the mother a container for the foetus or is it part of her? – Suki Finn | Aeon Essays. Aeon. https://aeon.co/essays/is-the-mother-a-container-for-the-foetus-or-is-it-part-of-her. Published February 6, 2018. Accessed February 6, 2018.
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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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