Pour la première fois, des scientifiques ont réussi à montrer que l’intrication quantique – qu’Einstein a décrit comme “l’action étrange à distance” – se produit entre des objets macroscopiques, ce qui constitue une avancée majeure dans notre compréhension de la physique quantique.
L’intrication quantique relie les particules de telle sorte qu’elles s’influencent instantanément les unes les autres, même sur de grandes distances. En apparence, ce lien puissant défie la physique classique et, plus généralement, notre compréhension de la réalité, ce qui explique pourquoi Einstein le trouvait si effrayant. Mais le phénomène est depuis devenu une pierre angulaire de la technologie moderne.
Pourtant, jusqu’à présent, le fonctionnement de l’intrication quantique n’a été démontré qu’à la plus petite des échelles, dans des systèmes basés sur la lumière et les atomes, par exemple.
Toute tentative d’augmenter la taille de ces systèmes a entraîné des problèmes de stabilité, la moindre perturbation environnementale pouvant rompre la connexion.
Mais une nouvelle recherche change tout cela, en démontrant que cette “action étrange” peut effectivement être une réalité entre des objets massifs.
Nous ne parlons pas d’objets massifs au sens de trou noir, mais au sens macroscopique – deux peaux de tambour vibrantes de 15 micromètres de large.
L’étape suivante consistera à vérifier si ces vibrations sont téléportées entre les deux objets.
“Notre travail étend qualitativement la gamme des systèmes physiques intriqués et a des implications pour le traitement de l’information quantique, les mesures de précision et les tests des limites de la mécanique quantique”, écrivent les chercheurs.
S’appuyant sur des recherches remontant à 2014, les nouvelles expériences ont utilisé deux peaux de tambour vibrantes pour représenter des objets massifs, ou des oscillateurs mécaniques massifs pour utiliser le terme technique.
Chacune d’entre elles avait un diamètre de 15 micromètres, soit environ la largeur d’un cheveu humain. Pas massive pour nous, mais massive par rapport aux échelles atomiques utilisées précédemment pour démontrer l’intrication quantique – chaque peau de tambour était composée de trillions d’atomes.
Pour obtenir ces résultats, l’équipe a refroidi un circuit électrique supraconducteur juste au-dessus du zéro absolu, soit environ -273 degrés Celsius (-459,4 degrés Fahrenheit). Ce circuit a ensuite été contrôlé et mesuré à l’aide de faibles champs de micro-ondes.
Grâce à l’application de micro-ondes, les peaux de tambour du circuit ont pu vibrer à une fréquence ultrasonore élevée, produisant les vibrations qui ont donné naissance à l’état quantique particulier dont Einstein s’était gratté la tête dans les années 1930.
“C’est, bien sûr, une immense satisfaction de voir la vision que vous avez exposée se concrétiser, et c’est passionnant d’imaginer où des expériences comme celle-ci pourraient finalement mener, et quelles connaissances fondamentales et quel développement technologique elles pourraient finalement apporter”, a déclaré l’un des membres de l’équipe, Matt Woolley, de l’université de Nouvelle-Galles du Sud en Australie.
Les températures extrêmement basses et les champs électriques du circuit ont éliminé toute forme de perturbation et d’interférence des tambours, ne laissant derrière eux que les vibrations de la mécanique quantique.
Autre exploit impressionnant : le maintien de l’état d’intrication pendant près d’une demi-heure, alors que les expériences précédentes peinaient à atteindre des fractions de seconde.
Maintenant que cette percée a été réalisée à une échelle proche de ce que nous pouvons voir à l’œil nu, elle pourrait conduire à toutes sortes de nouvelles découvertes dans le domaine : de la façon dont la gravité et la mécanique quantique fonctionnent ensemble, à la possibilité de téléporter des vibrations mécaniques à travers des objets intriqués.
“La prochaine étape consistera à démontrer la téléportation des vibrations mécaniques”, déclare Woolley. “Dans la téléportation, les propriétés physiques d’un objet peuvent être transmises en utilisant le canal de l'”action spooky”.”
Einstein lui-même l’a décrite comme les deux moitiés d’une même pièce de monnaie, divisées : si vous avez pile, l’autre moitié doit être face, même si elle se trouve à des millions d’années-lumière.
dans le cas de la téléportation quantique, les propriétés des corps physiques peuvent être transmises à travers des distances arbitraires en utilisant le canal de l'”action étrange à distance””, explique l’un des membres de l’équipe, Caspar Ockeloen-Korppi, de l’université Aalto en Finlande.
“Nous sommes encore assez loin de Star Trek, cependant”
S’il est difficile de dire où ces travaux nous mèneront ensuite, on ne saurait sous-estimer l’importance d’avoir fait ce premier pas vers la mécanique quantique macroscopique.
“Il est clair que l’ère des machines quantiques massives est arrivée”, explique Woolley dans un article pour The Conversation. “Et elle est là pour rester”
Les recherches ont été publiées dans la revue Nature.